PROJETO LUMINOTÉCNICO COM TECNOLOGIA LED PARA ALGUMAS ÁREAS DO CENTRO DE TECNOLOGIA DA UFRJ

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1 PROJETO LUMINOTÉCNICO COM TECNOLOGIA LED PARA ALGUMAS ÁREAS DO CENTRO DE TECNOLOGIA DA UFRJ Luise Wanderley Torres Ramos Projeto de Graduação apresentado ao Curso de Engenharia Elétrica da Escola Politécnica, Universidade Federal do Rio de Janeiro, como parte dos requisitos necessários à obtenção do título de Engenheiro. Orientador: Heloi José Fernandes Moreira Rio de Janeiro Abril de 2016

2 PROJETO LUMINOTÉCNICO COM TECNOLOGIA LED PARA ALGUMAS ÁREAS DO CENTRO DE TECNOLOGIA DA UFRJ Luise Wanderley Torres Ramos PROJETO DE GRADUAÇÃO SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA DA ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE ENGENHEIRO ELETRICISTA. Examinado por: Prof. Heloi José Fernandes Moreira, D. Sc. Prof. Jorge Luiz do Nascimento, Dr. Eng. Douglas Machado Côrtes, Eng. Rio de Janeiro RJ, Brasil Abril de 2016

3 Wanderley Torres Ramos, Luise Projeto Luminotécnico Com Tecnologia Led para algumas áreas do Centro De Tecnologia da UFRJ /Luise Wanderley Torres Ramos. Rio de Janeiro: UFRJ/Escola Politécnica, XII, 86 p.:il.;29;7cm. Orientador: Heloi José Fernandes Moreira. Projeto de Graduação UFRJ/EscolaPolitécnica/ Curso de Engenharia Elétrica, Referências Bibliográficas: p.80 1.luminotécnica.2.led.3.método dos lúmens. I. José Fernandes Moreira, Heloi. II.Universidade Federal do Rio de Janeiro, Escola Politécnica, Curso de Engenharia Elétrica. III.Título. iii

4 iv A Jesus Cristo, o caminho, a verdade e a vida.

5 AGRADECIMENTOS A Deus por ter me dado capacidade e persistência para superar todos os obstáculos. Aos meus pais pelo carinho e amor incondicionais e por toda a segurança que me proporcionaram para chegar até aqui. A minha família e aos meus entes queridos. Aos meus colegas de curso que tornaram o percurso acadêmico mais leve e alegre. Ao meu orientador Heloi José Fernandes Moreira por toda dedicação e atenção como professor e como orientador. Ao professor Jorge Luiz do Nascimento por todo carinho e empenho na ministração dos cursos que forneceram conhecimentos essenciais para o desenvolvimento deste projeto. Ao engenheiro Douglas Machado Côrtes e a toda equipe do Escritório de Planejamento da Decania do Centro de Tecnologia. v

6 RESUMO Resumo do Projeto de Graduação apresentado à Escola Politécnica/UFRJ como parte dos requisitos necessários para a obtenção do grau de Engenheiro Eletricista. Projeto Luminotécnico com tecnologia LED para algumas áreas do Centro de Tecnologia da UFRJ Luise Wanderley Torres Ramos Abril/2016 Orientador: Heloi José Fernandes Moreira Curso: Engenharia Elétrica Este trabalho apresenta a teoria básica de luminotécnica, a tecnologia LED e discorre sobre o cálculo dos parâmetros de um projeto luminotécnico. A partir do levantamento das características físicas dos corredores C, D, E, F, G e H do primeiro andar do Centro de Tecnologia da UFRJ e do salão principal da Biblioteca Central do CT são elaborados projetos luminotécnicos baseados na utilização da tecnologia LED. Palavras-Chave: luminotécnica, led, método dos lúmens, Centro de tecnologia, UFRJ. vi

7 ABSTRACT Abstract of Undergraduate Project presented to POLI/UFRJ as a partial fulfillment of the requirements for the degree of Engineer. Lighting design with LED technology to some areas of the UFRJ Technology Center Luise Wanderley Torres Ramos Abril/2016 Advisor: Heloi José Fernandes Moreira Course: Electrical Engineering This work presents the basic theory of technical lighting, the LED technology and discusses the calculation of the parameters of a lighting project. From the survey of the physical characteristics of the corridors C, D, E, F, G and H of the first floor of the UFRJ Technology Centre and the main hall of the CT Central Library, lighting projects are made based on the use of LED technology. Key-words: word, word, word. vii

8 Sumário Lista de figuras...xi 1. Introdução Contexto Motivação Objetivos Organização do trabalho Conceitos Básicos de Luminotécnica Radiação (eletromagnética) Ângulo sólido Fluxo Radiante Fonte puntiforme Fluxo Luminoso Intensidade Luminosa Iluminância Luminância Temperatura de cor Índice de Reprodução de cores Coeficiente de Reflexão ou Refletância Índice do Recinto Fator de depreciação Fator de utilização A tecnologia LED Diodos semicondutores Configuração dos elementos do LED e perdas na extração de luz Os LEDs na Iluminação em geral Retrofit de Lâmpadas LED Estrutura da Lâmpada LED Lâmpada Led Multicolor Comparação entre a lâmpada LED e a fluorescente tubular viii

9 3.8 Cálculo comparativo do consumo de energia das lâmpadas LED e fluorescentes Concepção de um projeto Luminotécnico Determinação da Iluminância média Métodos de cálculo Métodos de ponto a ponto Métodos dos lúmens Espaçamento entre luminárias Instalações atuais do sistema de iluminação de parte das áreas comuns do Centro de Tecnologia e Projeto luminotécnico para parte das áreas comuns do Centro de Tecnologia BLOCO C Hall Corredor Corredor BLOCO D Hall do Bloco D Corredor do Bloco D BLOCO E Hall do Bloco E Corredor do Bloco E BLOCO F Hall do Bloco F Corredor do Bloco F BLOCO G Hall do Bloco G Corredor do Bloco G BLOCO H Hall do Bloco H Corredor do Bloco H Análise da necessidade de incremento do número de pontos de luz para a implementação do projeto com lâmpadas LED Salão Principal da Biblioteca Central Salão da Biblioteca - ambiente com mesas de estudo e atividades administrativas ix

10 6.1.1 Características da Iluminação desejada Descrição do recinto Instalações Atuais Medição digital realizada através do aparelho Luxímetro Projeto luminotécnico utilizando lâmpadas LED Salão da Biblioteca - ambiente com estantes Características da Iluminação desejada Descrição do recinto Instalações Atuais Medição digital realizada através do aparelho Luxímetro Projeto luminotécnico utilizando lâmpadas LED Análise da necessidade de incremento do número de pontos de luz para a implementação do projeto com lâmpadas de LED no salão da Biblioteca Automatização do sistema de iluminação em resposta à iluminação natural e sugestões para outros trabalhos Conclusão Bibliografia Anexo A Mapas das Luminárias para implementação do projeto LED x

11 Lista de Figuras Figura 1 - O fluxo luminoso que se propaga em todas as direções... 5 Figura 2 - Intensidade luminosa como um vetor de luz... 6 Figura 3 - A iluminância é definida a partir do fluxo luminoso Figura 4 - Projeção da área iluminada... 8 Figura 5 - Pé-direito útil Figura 6 - Variações do rendimento e na fadiga visual, 1970 (IIDA, 1990) Figura 7 - Esquema evidenciando o ângulo α utilizado no método de ponto a ponto Figura 8 - Espaçamento entre as luminárias. Fonte: Helio Creder Figura 9 - Exemplo de distribuição de luminárias em uma sala. Fonte: Manual Osram Figura 10 - Planta baixa do Bloco C indicando a divisão do corredor para o cálculo luminotécnico Figura 11 - Fotos do Hall do Bloco C Figura 12 - Planta baixa do Hall do primeiro andar do Bloco C mostrando a instalação atual das luminárias Figura 13 - Distribuição das luminárias para a implementação do projeto LED no Hall do primeiro andar do Bloco C Figura 14 - Fotos do Corredor 1 do Bloco C Figura 15 - Planta baixa do Corredor 1 do primeiro andar do Bloco C mostrando a instalação atual das luminárias Figura 16 - Foto do corredor 2 do Bloco C Figura 17 - Planta baixa do Corredor 2 do primeiro andar do Bloco C mostrando a instalação atual das luminárias Figura 18 - Distribuição das luminárias para a implementação do projeto LED no corredor 2 do primeiro andar do Bloco C Figura 19 - Fotos do Hall do primeiro andar do Bloco D Figura 20 - Planta baixa do Hall do primeiro andar do Bloco D mostrando a instalação atual das luminárias Figura 21 - Distribuição das luminárias para a implementação do projeto LED no Hall do primeiro andar do Bloco D Figura 22 - Fotos do corredor do 1º andar do Bloco D Figura 23 - Planta baixa do Corredor do primeiro andar do Bloco D mostrando a instalação atual das luminárias Figura 24 - Planta baixa do Hall do primeiro andar do Bloco E mostrando a instalação atual das luminárias Figura 25 - Fotos do corredor do 1º andar do Bloco E Figura 26 - Planta baixa do corredor do primeiro andar do Bloco E Figura 27 - Fotos do Hall do 1ª andar do Bloco F Figura 28 - Planta baixa do Hall do primeiro andar do Bloco F mostrando a instalação atual das luminárias Figura 29 - Distribuição das luminárias para a implementação do projeto LED no Hall do primeiro andar do Bloco F Figura 30 - Foto do corredor do Bloco F xi

12 Figura 31 - Planta baixa do Corredor do primeiro andar do Bloco F Figura 32 - Planta baixa do Hall do primeiro andar do Bloco G mostrando a instalação atual das luminárias Figura 33 - Distribuição das luminárias para a implementação do projeto LED no Hall do primeiro andar do Bloco G Figura 34 - Fotos do corredor do 1º andar do Bloco G Figura 35 - Planta baixa do Hall do primeiro andar do Bloco G mostrando a instalação atual das luminárias Figura 36 - Planta baixa do Hall do primeiro andar do Bloco H mostrando a instalação atual das luminárias Figura 37 - Distribuição das luminárias para a implementação do projeto LED no Hall do primeiro andar do Bloco H Figura 38 - Fotos do corredor do 1º andar do Bloco H Figura 39 - Planta baixa do Corredor do primeiro andar do Bloco H mostrando a instalação atual das luminárias Figura 40 - Foto do ambiente com mesas de estudos Figura 41 - Foto do ambiente com estantes Figura 42 - Durante o solstício de verão a maior incidência de luz natural ocorre na parte da manhã das 7h às 11h Figura 43 - Representação do Salão da Biblioteca durante o solstício de verão na parte da manhã quando há uma grande incidência de luz solar Figura 44 - Representação do Salão da Biblioteca durante o solstício de verão na parte da tarde Figura 45 - Sensor LDR Fonte: eletrodex.com.br Figura 46 - Mapa das Luminárias para implementação do projeto LED no Bloco C Figura 47 - Mapa das Luminárias para implementação do projeto LED no Bloco D Figura 48 - Mapa das Luminárias para implementação do projeto LED no Bloco E Figura 49 - Mapa das Luminárias para implementação do projeto LED no Bloco F Figura 50 - Mapa das Luminárias para implementação do projeto LED no Bloco G Figura 51 - Mapa das Luminárias para implementação do projeto LED no Bloco H xii

13 1. Introdução 1.1 Contexto O sistema de energia elétrica brasileiro enfrenta o impasse do fato de a capacidade de geração estar muito próxima ao consumo no país. Apesar de a matriz brasileira ser uma das mais limpas do mundo contanto com 65,2% de energia elétrica gerada pelas usinas hidráulicas em 2014, a sazonalidade dessas fontes geradoras devido à dependência do período de chuvas torna necessária a utilização de outras fontes de energia. As usinas acionadas no período de estiagem, quando os reservatórios das usinas hidráulicas se encontram abaixo ou muito próximos ao nível em que a produção de energia é inviabilizada, são as usinas termelétricas. Além de possuírem um custo de operação mais elevado que as usinas hidráulicas, no Brasil, a matriz termelétrica é composta principalmente por usinas cuja matéria prima é o carvão mineral e o gás natural. A queima desses combustíveis fósseis produz o vapor necessário para acionar as turbinas das usinas, entretanto esse processo de combustão produz dióxido de carbono (CO 2 ), substância apontada como um dos principais fatores causadores do aquecimento global. Tendo em vista o problema que a alta demanda de energia se tornou devido à degradação do meio ambiente causada pela exploração de energia de fontes não renováveis, diversas medidas estão sendo tomadas pelas iniciativas privada e pública com o intuito de mitigar os males causados à sociedade e aos ecossistemas pelo crescente consumo de energia. As principais medidas mitigadoras são o incentivo a expansão de geração de energia baseadas em fontes renováveis e a busca pela eficiência energética em todos os setores da sociedade. A eficiência energética é constituída por um conjunto de medidas: evitar desperdícios, realizar manutenções periódicas nas instalações e nos equipamentos, utilizar equipamentos que apresentem melhor rendimento, projetar novas instalações com foco na eficiência energética. Conservar energia é basicamente realizar o combate ao desperdício, ou seja, realizar o consumo de energia de maneira eficiente, utilizando a menor quantidade de energia necessária para suprir as necessidades de forma segura. É a realização da diminuição do consumo e por consequência economia dos recursos financeiros, sem deixar de fornecer o conforto e a qualidade para as pessoas que usufruem das atividades dependentes de eletricidade. Os sistemas de iluminação são sistemas onde é possível aplicar os princípios científicos na elaboração de projetos que visem à economia de energia. Para alcançar bons níveis de eficiência energética e dessa forma conservar energia, estudos e desenvolvimento de projetos são necessários. 1

14 1.2 Motivação A estrutura do curso de engenharia elétrica foi elaborada de tal forma que, no oitavo semestre do curso, os alunos começam a pensar sobre o projeto de graduação. Durante a formação de engenheiro eletricista fornecida pela Escola Politécnica da UFRJ são oferecidos diversos ensinamentos para o exercício dessa profissão que muito contribui para o desenvolvimento da sociedade. Ao refletir sobre o assunto a ser tratado no meu projeto, eu percebi que eu poderia contribuir para a melhoria da Universidade. Com esse objetivo em mente, procurei o professor Heloi José Fernandes Moreira em busca de ajuda para descobrir de qual forma eu poderia colaborar na solução de problemas existentes no Centro de Tecnologia (CT) da UFRJ. Foi o início do presente projeto. O Centro de Tecnologia (CT) da UFRJ é o segundo na lista de maiores consumidores de energia elétrica da UFRJ. Com o intuito de desenvolver uma política de responsabilidade ambiental, a sua decania instituiu programas nas áreas de gestão de resíduos, ampliação e conservação das áreas verdes, racionalização da água e energia elétrica. Este trabalho surge da necessidade da diminuição no consumo de energia oriunda das atividades desenvolvidas dentro do CT. O Fundo Verde de Desenvolvimento e Energia para a Cidade Universitária da Universidade Federal do Rio de Janeiro é um fundo criado pelo decreto estadual N /2012, sua verba é constituída da isenção do imposto ICMS incidente sobre a conta de energia elétrica do campus da Cidade Universitária UFRJ. O governo do estado do Rio de Janeiro concede essa isenção com o intuito de promover projetos de melhoria da mobilidade e no uso da energia, de redução do consumo de água e de gestão de resíduos no campus. O Fundo Verde realizou um concurso para escolher os projetos os quais seriam financiados. A equipe do escritório de Planejamento da Decania venceu na categoria Energia do concurso com um projeto que consiste na utilização da tecnologia LED no Centro de Tecnologia. Dessa forma, o CT recebeu como prêmio, a verba para a implementação do projeto. Para garantir o aproveitamento adequado dos recursos angariados e realizar a manutenção devida, assim como, monitorar a eficiência das medidas adotadas, fez-se necessária a elaboração deste trabalho. 1.3 Objetivos Este trabalho tem como objetivo apresentar os projetos luminotécnicos baseados na tecnologia LED para o Salão Principal da Biblioteca Central e para os corredores C, D, E, F, G e H do primeiro andar do Centro de Tecnologia, assim como realizar a análise de sua implementação. 2

15 1.4 Organização do trabalho Os capítulos 2 e 3 fornecem a base teórica para explicar e justificar a escolha da tecnologia LED, o capítulo 4 introduz a metodologia para a realização dos projetos luminotécnicos e os demais capítulos tratam dos projetos luminotécnicos desenvolvidos para o Centro de Tecnologia. 2 Conceitos Básicos de Luminotécnica Neste capítulo são apresentadas as definições das principais grandezas e unidades utilizadas no estudo luminotécnico. Elas são derivadas das leis da Ótica e da Fotometria. Algumas dessas grandezas estão diretamente ligadas à conservação de energia e através delas são estabelecidos os parâmetros necessários para a análise de eficiência energética. 2.1 Radiação (eletromagnética) Emissão ou transporte de energia em forma de ondas eletromagnéticas com associação de fótons. 2.2 Ângulo sólido Símblolo: ω Unidade: esterradiano [sr] Ao trabalhar com a quantificação de iluminação nos espaços tridimensionais, é necessário trabalhar também com ângulos tridimensionais, denominados como ângulos sólidos na matemática. Seja uma esfera e raio R e A uma pequena parte da sua superfície, o ângulo sólido é definido na geometria como sendo a razão entre A e o quadrado de R. Ou seja: ω = A R 2 (1) 3

16 onde: A é área na superfície da esfera [m 2 ]; R é o raio da esfera [m]; ω é o ângulo sólido. 2.3 Fluxo Radiante Símblolo: P Unidade: watt [W] O fluxo radiante é a potência emitida, transmitida ou recebida sob forma de radiação. 2.4 Fonte puntiforme Uma fonte luminosa é considerada puntiforme se suas dimensões são muito menores que a distância dela a superfície iluminada. 2.5 Fluxo Luminoso Símblolo: φ Unidade: lúmen [lm] A NBR5461 diz que o fluxo luminoso é uma característica de um fluxo energético, exprimindo sua aptidão de produzir uma sensação luminosa no ser humano através do estímulo da retina ocular, avaliada segundo os valores da eficácia luminosa relativa admitidos pela Comissão Internacional C.I.E. (ABNT). A equação matemática que define rigorosamente o fluxo luminoso é a seguinte: 780 φ = K m dφ(λ) V(λ) dλ dλ 380 (2) 4

17 onde: dφ(λ) dλ é a distribuição espectral do fluxo radiante [W]; V(λ) é a eficácia luminosa espectral; K m é o valor do watt luminoso = 683 lm/w. O fluxo luminoso é uma das grandezas mais utilizadas nos projetos luminotécnicos e por isso uma das mais importantes. Essa grandeza fotométrica corresponde a uma potência luminosa ou energia emitida como luz, em todas as direções, por segundo. φ Figura 1 - O fluxo luminoso que se propaga em todas as direções 2.6 Intensidade Luminosa Símblolo: I Unidade: candela [cd] A intensidade luminosa é definida como sendo o limite da razão entre o fluxo luminoso (φ) e o seu respectivo ângulo sólido na direção alpha do eixo do feixo luminoso, quando o ângulo sólido está tendendo à zero. φ I α = lim ω 0 ω = dφ dω (3) 5

18 A sua unidade da Intensidade luminosa é a Candela (cd). Na 16ª Conferência Geral de pesos e medidas, realizada em Paris, no mês de outubro de 1979, foi determinada a seguinte definição para a unidade candela: uma candela é a intensidade luminosa, numa direção dada, de uma fonte que emite uma radiação monocromática de frequência 540 X 10^12 hertz e cuja intensidade energética, naquela direção é 1/683 watts por esterradiano. (livro iluminação econômica) Em outras palavras, intensidade luminosa é o parâmetro utilizado para quantificar a luz que uma fonte emite em uma dada direção. Vale salientar a importância da direção a ser considerada, uma vez que as fontes luminosas normalmente não são homogêneas, isto é, não emitem a mesma quantidade de luz em todas as direções. Dessa forma pode-se afirmar que a Intensidade luminosa é um vetor, pois como tal apresenta módulo, direção e sentido. Seu módulo é o valor expresso em candelas, sua direção alpha é dada tomando-se como referência a esfera cujo centro é a fonte luminosa em questão. I α Figura 2 - Intensidade luminosa como um vetor de luz A definição da intensidade luminosa considera que a fonte luminosa seja puntiforme. Para que tal consideração possua aproximação da realidade satisfatória, na prática, a medida da intensidade luminosa dever ser realizada a uma distância pelo menos 5 vezes maior que a dimensão da fonte. Com isso, o erro na medição será cerca de 1%. 2.7 Iluminância Símblolo: E Unidade: lux [lx] A iluminância é o limite da razão do fluxo luminoso incidente sobre uma superfície e a área dessa superfície, quando essa área A tende para zero, conforme mostrado na equação 4. Pode também ser definida como sendo a densidade superficial de fluxo luminoso recebido. φ E = lim A 0 A = dφ da (4) 6

19 onde: dφ é o fluxo luminoso; da é a área [m 2 ]; E é a iluminância[lx]. O lux é uma unidade do Sistema internacional de medidas, 1 lux é definido como o iluminamento de uma superfície de 1 m 2 oriundo de uma fonte puntiforme perpendicular a 1m de distância, um fluxo luminoso de 1 lúmen, distribuído de forma uniforme. φ Figura 3 - A iluminância é definida a partir do fluxo luminoso. A iluminância está relacionada com um ponto especifico da superfície e é independente da posição do observador. O conceito de iluminância é de extrema importância, pois de acordo com a atividade desempenhada, um valor de iluminância é especificado como sendo a iluminação necessária para o bom desempenho dessa atividade. Um projeto luminotécnico possui como primeira etapa a determinação do valor da iluminância a ser atingido. No Brasil, estão definidos na NBR 5413, os valores de iluminâncias médias mínimas para iluminação artificial em interiores. Nos cálculos de iluminação, a iluminância média E m é usualmente adotada. E m = φ plano A (5) 7

20 onde: φ plano é o fluxo luminoso que atinge o plano de trabalho em lumens; A é a área da superfície a ser iluminada em metros. 2.8 Luminância Símblolo: L Unidade: candela por metro quadrado [cd/m 2 ] Luminância é o limite da razão da intensidade luminosa di que incide sobre a área da aparente de uma superfície em uma dada direção, quando essa área tende à zero. A área aparente de uma superfície para uma determinada direção é a área da projeção ortogonal dessa superfície sobre o plano perpendicular a essa direção. Isto é, a área aparente é a área vista pelo observador. Como exemplo, podemos observar que a área aparente de uma superfície para uma intensidade luminosa cujo ângulo de incidência é 90º graus é exatamente a área da superfície. L = lim A 0 I A cos α = di da cos α (6) onde: L = luminância, em [cd/m 2 ]; I = Intensidade Luminos [cd]; α = ângulo considerado, em graus; A = área projetada, em [m 2 ]. I α Superfície de área A α Figura 4 - Projeção da área iluminada 8

21 Em estudos luminotécnicos, a luminância média é bastante utilizada. A iluminância média é a razão entre a intensidade luminosa e a área projetada na direção do observador, isto é: onde: I = intensidade luminosa média [cd]; A = área da superfície [m 2 ]; L = luminância média[cd/m 2 ]. L = I A projetada (7) 2.9 Temperatura de cor Unidade: Kelvin [K] Temperatura de cor é a grandeza relacionada com a aparência da cor de uma luz. Quanto mais elevado é o valor da temperatura de cor, mais branca é a luz. A denominação luz quente é atribuída às luzes de cores amareladas cuja temperatura de cor é aproximadamente 3000 K, a denominação luz fria é atribuída às cores de aparência branca violeta, cuja temperatura é de 6000 K ou mais. Já a cor da luz do sol ao meio dia é chamada de luz branca natural possui temperatura de cor de 5800 K. As lâmpadas de cor branca, cuja temperatura de cor é próxima à iluminação do sol de meio-dia, possuem uma associação subjetiva com os períodos de maior produção. Por isso elas são amplamente utilizadas na iluminação de ambientes onde se deseja criar um estímulo a atividades de trabalho, como, por exemplo, escritórios e cozinha. Cores quentes tornam o ambiente mais acolhedor proporcionando uma permanência agradável e repousante. Quando há a predominância de cores frias o ambiente ganha um aspecto impessoal e ativo Índice de Reprodução de cores Símblolo: IRC Unidade: % 9

22 O índice de reprodução de cor é a quantificação da proximidade da cor de um objeto iluminado por uma fonte de luz qualquer e a sua cor sob a luz natural. Uma vez que não existe um instrumento que possa mensurar a cor que os olhos veem, pois, o conceito de cor está vinculado diretamente à percepção humana, que por sua vez envolve o mecanismo de funcionamento do olho e as conexões cerebrais do observador, o IRC é um número cujo significado é subjetivo. Na tabela 1 são mostrados os índices de reprodução de cores e suas respectivas aplicações. Índice de reprodução de cores Nível Classificação Reprodução Aplicações Nível 1 1a: 90 < R A < 100 1b: 80 < R A < 90 Excelente Muito boa Residencias, lojas, floriculturas Nível 2 2a: 70 < R A < 80 Boa Escritórios, ginásios, fábricas, oficinas 2b: 60 < R A < 70 Razoável Nível 3 40 < R A < 60 Regular Depósitos, postos de gasolina, pátios Nível 4 20 < R A < 40 Insuficiente Estacionamentos, ruas Tabela Coeficiente de Reflexão ou Refletância Símblolo: ρ Unidade: _ Uma parte do fluxo luminoso incidente sobre uma superfície é absorvido, outra parcela é refratada e uma terceira parte é refletida. O Coeficiente de Reflexão é o quociente entre o Fluxo Luminoso refletido e o Fluxo Luminoso incidente em uma superfície. A equação (8) expressa matematicamente a refletância. ρ = φ r φ (8) onde: ρ = Refletância φ = fluxo luminoso incidente φ = fluxo luminoso refletido 10

23 A cor e o tipo de material são os componentes das superfícies que determinam o valor da sua refletância em um ambiente. Quanto maior a refletância dos materiais utilizados nos recintos, melhor será a distribuição do fluxo luminoso e dessa forma será propiciada uma maior iluminância. A refletância é geralmente expressa em porcentagem. Existem tabelas que fornecem os valores desse coeficiente de acordo com as cores e dos materiais utilizados. As tabelas 2 e 3 mostram alguns coeficientes de refletância. Materiais Coeficiente de Reflexão Rocha 60% Tijolos 5 a 25% Cimento 15 a 40% Madeira Clara 40% Esmalte branco 65 a 75% Vidor Transparente 6 a 8% Madeira aglomerada 50 a 60% Azulejos Brancos 60 a 75% Madeira escura 15 a 20% Gesso 80% Tabela 2 Cores Coeficiente de Reflexão Branco 60% Creme claro 70 a 80% Amarelo claro 55 a 65% Rosa 40% Verde claro 45 a 50% Azul celeste 40 a 45% Cinza claro 40 a 45% Bege 25 a 35% Amarelo escuro 25 a 35% Marrom claro 25 a 35% Vermelho 20 a 35% Cinza médio 20 a 35% Verde escuro 10 a 15% Azul escuro 10 a 15% Vermelho escuro 10 a 15% Cinza escuro 10 a 15% Azul marinho 5 a 10% Preto 5 a 10% Tabela 3 11

24 2.12 Índice do Recinto Símbolo: K Unidade: - O Índice do Recinto é uma função cujas entradas são as dimensões do local, tal função está definida na equação 9: onde, K = c = comprimento do recinto l = largura do recinto h = pé direito útil c l h (c + l), para incidência de luz direta (9) Pé-direito útil é o valor resultante da subtração da altura do plano de trabalho do pé-direito total do recinto (H), menos a distância da lâmpada ao teto (h pend ). Ou seja, a distância real entre a fonte de luz e o plano de trabalho (Figura 5). h pend = distância da luminária ao teto h trab = altura do plano de trabalho H = pé direito total H h pend h h trab Figura 5 - Pé-direito útil 12

25 2.13 Fator de depreciação Símbolo: Fd Unidade: - O fator de depreciação é o índice utilizado para incluir nos projetos o fato de que o fluxo luminoso oriundo de uma fonte artificial diminui conforme o decorrer do tempo. Esse fator quantifica a relação entre o fluxo luminoso no ambiente após um período de manutenção considerado, e o fluxo luminoso no início de sua operação. Dessa forma, esse índice é considerado no procedimento de cálculo do número ideal de luminárias em um ambiente, a fim de garantir que durante todo o intervalo de tempo entre as manutenções a iluminação média mínima respeite os valores indicados pela NBR Com isso, no intervalo de tempo logo após a iluminação projetada ser implantada, ou no período que segue manutenção dos elementos do projeto, os índices de iluminação são maiores que os determinados pela norma. O desgaste natural de uma instalação de iluminação durante sua vida útil ocorre por causa do decaimento do fluxo luminoso da lâmpada instalada, por causa do acúmulo de pó e envelhecimento de sua superfície e das superfícies do ambiente, além do fato de algumas lâmpadas saírem de operação antes do fim do período entre as manutenções. Em um ambiente salubre, com boa manutenção (no qual as lâmpadas queimadas são imediatamente substituídas e a limpeza das luminárias é realizada em um intervalo máximo de 2500 horas), considera-se uma depreciação de cerca de 5% da Iluminância, isto é, Fd = 1,05. Em ambientes com manutenção crítica (galpões industriais, garagens, etc.), temos Fd= 1,75. A tabela abaixo mostra os Fatores de depreciação de acordo com a limpeza dos ambientes e o fator de depreciação. Tipo de Ambiente Período de Manutenção (h) Limpo 1,05 1,10 1,14 Normal 1,10 1,18 1,25 Sujo 1,25 1,52 1,75 Tabela 4 Alguns autores utilizam o Fd de maneira diversa da que é apresentada na seção 4.4. Ao invés do valor de Fd estar multiplicando a equação (21) e dessa forma dando origem a equação (22), o fator Fd aparece dividindo a equação (21). Nestas situações os valores de Fd serão os inversos dos apresentados na tabela 4. 13

26 2.14 Fator de utilização Símbolo: Fu Unidade: - O Fator de utilização mensura a eficiência luminosa do Fluxo Luminoso final que incide sobre a superfície a qual se deseja iluminar. A resultante da combinação dos elementos do conjunto lâmpada, luminária e recinto é quantificada por meio do fator de utilização. O produto da Eficiência do Recinto (ηr) pela Eficiência da Luminária (ηl) fornece o Fator de Utilização (Fu). Fu = ηr ηl (10) Muitos fabricantes de luminárias disponibilizam catálogos de seus produtos nos quais é possível encontrar tabelas de Fator de Utilização. Uma vez que cada tabela é confeccionada especificamente para determinada luminária e já leva em consideração a sua perda na emissão do Fluxo Luminoso, não é necessário multiplicar os valores nelas expostos pela Eficiência da Luminária. O fator de utilização é encontrado relacionando-se o índice do recinto com as refletâncias do teto, da parede e do piso. K ,6 0,31 0,30 0,27 0,28 0,27 0,26 0,27 0,25 0,8 0,37 0,36 0,34 0,36 0,34 0,32 0,34 0,34 1,0 0,43 0,42 0,40 0,44 0,40 0,36 0,40 0,40 1,25 0,46 0,44 0,41 0,45 0,41 0,41 0,41 0,41 1,5 0,52 0,51 0,47 0,47 0,47 0,47 0,47 0,47 2,0 0,55 0,54 0,50 0,52 0,50 0,50 0,51 0,50 2,5 0,56 0,55 0,51 0,51 0,51 0,51 0,52 0,51 3,0 0,58 0,57 0,56 0,56 0,52 0,53 0,54 0,56 4,0 0,59 0,58 0,55 0,57 0,55 0,55 0,55 0,55 5,0 0,61 0,61 0,58 0,58 0,58 0,58 0,58 0,58 Tabela 5 - Exemplo de tabela com valores de Fu Para simplificação, muitas dessas tabelas consideram apenas alguns poucos valores de refletância. Na tabela 4, por exemplo, são considerados os valores de refletância de 10%, 30%, 50% e 70% para uma luminária fictícia. O fator de utilização destacado está relacionado a um recinto cujo índice K é 1,5 e as refletâncias do teto, da parede e do piso são respectivamente 50%, 50% e 10%. 14

27 3 A tecnologia LED 3.1 Diodos semicondutores LED é o acrônimo formado pelas iniciais do termo em inglês Light Emitting Diode, diodo emissor de luz em português. A família LED é um dos grupos de diodos mais utilizados entre todos os diferentes tipos de diodos semicondutores disponíveis hoje (Schubert 2006). Um diodo semicondutor é um dispositivo eletrônico de dois terminais que permite que a corrente elétrica flua facilmente em uma direção (polarização direta), mas permite apenas um fluxo insignificante de corrente na direção oposta (polarização reversa). É possível alterar as características de um material semicondutor ao realizar a introdução de certos átomos de impurezas no material aproximadamente puro. Esse processo é chamado de dopagem e dá origem aos materiais de tipo n e aos materiais de tipo p. O diodo semicondutor é formado pela junção de dois materiais construídos a partir da mesma base Ge (germânio) ou Si (silício), um material do tipo p e um material do tipo n, assim tem-se a junção p-n. O material do tipo n é formado a partir da adição dos elementos de impureza que possuem cinco elementos na camada de valência, os elementos pentavalentes, como arsênio e fósforo. As impurezas pentavalentes são chamadas de átomos doadores. O material do tipo p é criado inserindo na base de gêrmanio ou sílicio átomos de impureza que possuem três elêtrons na camada de valência, como o boro, o gálio e o índio. Essas impurezas são chamadas de átomos aceitadores. Dessa foram diz-se que o diodo é um dispositivo semicondutor polarizado com dois terminais chamados ânodo (positivo) e de cátodo (negativo), pois a corrente convencional pode fluir do ânodo para o cátodo, mas não vice-versa. Essa natureza polar permite a implantação dos diodos como dispositivos retificadores para a conversão de corrente alternada em corrente contínua. Como o LED é um diodo, possui todas as características de diodos. Assim, o princípio de funcionamento do LED é o mesmo que o de uma junção p-n normal. Mas uma junção p-n normal não emite luz. Um material do tipo P possui uma deficiência de elétrons para completar as ligações moleculares após a dopagem. Essa deficiência de elétrons é denominada lacuna, de modo que o material de tipo p tem lacunas em excesso que podem receber um elétron livre. Analogamente, um material de tipo n tem um excedente de elétrons decorrente da dopagem. Esses elétrons se movem livremente no cristal servindo como transportadores de carga. Quando materiais do tipo P e N estão juntos, os elétrons do lado n preenchem as lacunas do lado p, criando uma zona eletricamente neutra chamada região de depleção entre os dois lados. Essa 15

28 barreira elétrica é ampliada ou reduzida pela aplicação de uma tensão "direta" ou "reversa", respectivamente. As recombinações de lacunas e elétrons liberam parte da energia dos elétrons na forma de calor e outra parte na forma de fótons. Em alguns materiais como sílicio e gêrmanio, a maior parte da energia é dissipada na forma de calor, a luz emitida é em quantidade praticamente desprezível. Já em outros materiais, como o fosfeto de arsenieto de gálio (GaAsP) ou o fosfeto de gálio (GaP), a quantidade de fótons de energia é grande o suficiente para emitir luz consideravelmente vísivel. O fenômeno de emissão de luz por meio da aplicação de uma fonte elétrica denomina-se eletroluminescência. 3.2 Configuração dos elementos do LED e perdas na extração de luz Uma componente importante da perda de luz é representa pela sua absorção no substrato, nas camadas de semicondutores, nos contatos, e no material da lente epóxi. Raios de luz que incidem a um ângulo menor do que o ângulo crítico φ c são refratados para longe da normal, porque o índice de refração do epóxi é geralmente muito menor do que o do material semicondutor. À medida que o ângulo de incidência aumenta, o ângulo de refração também aumenta até que, eventualmente, para um determinado ângulo de incidência, torna-se 90. Este ângulo de incidência é o ângulo crítico φ c na interface semicondutor/epóxi. Qualquer raio de luz que possuir ângulos de incidência maiores do que o ângulo crítico são totalmente refletidos e devolvidos ao semicondutor. Alguns destes raios são absorvidos e a porção remanescente pode bater de novo na interface semicondutor/epóxi com um ângulo diferente. Estes processos são replicados e em cada ocasião, certa quantidade de luz é emitida e o resto é absorvido. Verifica-se que apenas os raios de luz incidentes no interior de um cone de ângulo de abertura 2φ c, ou seja, os raios para os quais os ângulos de incidência φ S sobre a superfície do epóxi for menor que o ângulo crítico φ c em ambos os lados da normal, são capazes de emergir para a lente epóxi. O cone cujo ângulo de abertura θ a = 2φ c é, portanto, referido como o cone de escape. Os índices de refração dos materiais sólidos que constituem o diodo emissor de luz, ou seja, os semicondutores, os isolantes e as camadas metálicas, são praticamente idênticos. Assim, eles podem ser considerados como tendo um único índice de refração n S. O índice de refração do epóxi pode ser denotado por n E. Aplicando a lei de refração de Snell-Descartes na interface semicondutor-epóxi, a extração de luz a partir da fonte, o material semicondutor(s), de índice n S de refração para o ambiente exterior epóxi(e) de índice de refração n E é regido pela equação: 16

29 n S = sen(φ E) n E sen(φ S ) (11) onde φ E é o ângulo de refração. Daí, o seno do ângulo de incidência, é expresso como: sen(φ S ) = n E n S sen(φ E ) (12) O ângulo crítico corresponde ao caso específico em que o ângulo de refração é de 90. Para o ângulo crítico φ c (n E, n S ) = φ S, temos φ E = 90, de modo que o sen(φ E ) = sen(90 ) = 1; consequentemente: Logo sen[φ c (n E, n S )] = n E n S (13) φ c (n E, n S ) = sen 1 ( n E n S ) (14) Fenômenos similares ocorrem na interface ar-epóxi, limitando a saída de luz do LED. Nesse caso, também, uma parte da luz é absorvida enquanto a porção restante tem duas componentes que compreendem os raios refletidos e os raios refratados. Uma vez que as camadas semicondutoras do LED são materiais com altos índices de refração, os raios de luz podem sofrer múltiplas reflexões internas ao atravessar estas camadas, sofrendo muitas perdas. 3.3 Os LEDs na Iluminação em geral No início da comercialização de LEDs na década de 1960, as suas primeiras aplicações apareceram como lâmpadas indicadoras coloridas em aparelhos elétricos e eletrônicos. Depois, os LEDs começaram a ser utilizados em displays alfanuméricos para a prestação de informações sob a forma de caracteres, composta por algarismos ou letras, em calculadoras eletrônicas e relógios digitais. Este campo de aplicação foi utilizado em monitores de cristais líquidos (LCD), que utilizam células de cristal líquido, que mudam de reflectividade num campo eléctrico aplicado. Novamente, quando LEDs de alto brilho chegaram ao mercado em 1980, o cenário foi transformado com a sua permeação em todas as áreas de produção da luz artificial. Os nichos 17

30 de aplicação mais populares de LEDs são como sinalização de energia, displays e iluminação. Outras áreas são medicina e medições. A Iluminação geral proporciona um nível de iluminação uniforme de grandes áreas tais como em instituições educacionais, hospitais, salas de entretenimento, arenas esportivas, estradas e assim por diante. As primeiras tentativas de utilização dos LEDs na iluminação geral não foram animadoras, pois os LEDs produziam uma quantidade de luz insuficiente e suas características de cor eram demasiadamente restritas. Mas a tecnologia LED já evoluiu para o nível em que a variedade de cores e as características de luz são competitivas ou vão além daquelas das lâmpadas convencionais. O tipo de material semicondutor do LED determina a cor da luz emitida por ele. As luminárias para iluminação geral são classificadas em dois grupos: funcionais e decorativos. Uma vez ou outra, esses grupos se sobrepõem uns aos outros porque qualquer luminária usada para a decoração também irá fornecer luz para a visibilidade. Para as luminárias funcionais, a métrica de desempenho é a eficiência da luminária, mas para luminárias decorativas, a aparência estética não pode ser desconsiderada. 3.4 Retrofit de Lâmpadas LED Retrofitting ou "Adaptação" significa modificar equipamentos ou estruturas existentes com componentes adicionais ou novos. Uma lâmpada LED retrofit é aquela que pode encaixar caber no mesmo soquete usado anteriormente para lâmpadas incandescentes ou fluorescentes. Deve também ser compatível com a infraestrutura elétrica já disponível, permitindo a montagem das luminárias existente com LED. Isto significa que a lâmpada LED deve funcionar sem piscar nem possuir qualquer outro comprometimento funcional quando colocada no mesmo local do qual uma lâmpada incandescente for retirada. Lâmpadas LED retrofit podem não funcionar da maneira desejada em instalações elétricas que incluam triac ou dimmers e transformadores eletrônicos. Como um exemplo, considere-se uma lâmpada de diodo emissor de luz operado com uma alimentação de corrente alternada de 120 ou 230A conectada a um triac ou dimmer. O problema elétrico é que as lâmpadas incandescentes não são intercambiáveis com as lâmpadas LEDs, porque essas lâmpadas constituem cargas puramente resistivas ou lineares, enquanto LEDs apresentam um comportamento não linear. Ao começar a conduzir, o LED tem sua resistência reduzida de tal maneira que, se um resistor não for inserido no circuito para limitar a corrente ela aumenta a ponto de provocar a sua queima. 18

31 3.5 Estrutura da Lâmpada LED As lâmpadas LED estão começando a substituir as fluorescentes tubulares, essas lâmpadas estão disponíveis em uma grande variedade de formas, e são oferecidos com diferentes níveis de fluxo luminoso. Elas também estão disponíveis no mercado em uma grande variedade de cores e tamanhos. Existem, inclusive, lâmpadas capazes de emitir diferentes cores, as lâmpadas LED Multicolor, tema da próxima seção. As lâmpadas de LED podem operar durante todo o dia e em baixas temperaturas, com isso elas geram menos calor que as lâmpadas convencionais, o que reduz a possibilidade de incêndio e danos. Um indivíduo não vai queimar os dedos ao tocar uma lâmpada LED ligada por muitas horas. Devido ao baixo consumo de energia de lâmpadas LED, uma pessoa não precisa comprar muitas baterias para manter uma luz de emergência acesa. 3.6 Lâmpada Led Multicolor As lâmpadas Led Multicolor com controle remoto são utilizadas para a iluminação decorativa, iluminação ambiente e iluminação cenográfica. As lâmpadas LED Multicolor são equipadas com LEDs RGB em seu interior. É possível faze-las piscar, realizar transições entre diferentes cores suavemente, reduzir e aumentar o fluxo luminoso. A combinação de azul e verde produz o azul turquesa; verde e vermelho combinados formam o amarelo; vermelho e azul, o violeta; e vermelho, verde e azul misturados compõem o branco. Pode-se produzir mais de de cores com os controladores mais sofisticados. Com um espectro de mais de 16 milhões de cores, o ambiente de uma sala é facilmente controlado. Basta selecionar uma cor no controle remoto, a lâmpada ilumina o ambiente na cor desejada. 3.7 Comparação entre a lâmpada LED e a fluorescente tubular Em lâmpadas fluorescentes tubulares tradicionais, 80% da energia elétrica é convertida em energia térmica e apenas 20% é convertida em luz visível. O fluxo luminoso de uma lâmpada fluorescente de 36 W é de 2000 lm, de modo que a eficácia do sistema é 55,56 lm/w. Graças à sua saída de luz direcionada, lâmpadas de LED tubulares fornecem luz onde ela é necessária, isto é, na superfície de trabalho. O ângulo do feixe é de 360 nas lâmpadas fluorescentes, o ângulo do feixe de luz das lâmpadas LED é de 120. Uma lâmpada LED que tenha potência de 16 W, com eficiência luminosa de 125 lm / W, possui fluxo luminoso total de 2000 lm. A utilização de refletores para lâmpadas LED não é necessária, pois é possível 19

32 direcionar a luz através da redução do ângulo de feixe. Assim, o fluxo luminoso não é desperdiçado, tal como em uma lâmpada fluorescente. As LED produzem menos calor e dessa forma proporcionam economia como os custos de refrigeração. A lâmpada fluorescente tubular emite 65% de luz cujo comprimento de onda é 254 nm e de 10% a 20% de luz com 185 nm. Ela emite luz de cor branco-amarelada, possui uma baixa temperatura de cor, cerca de 4100 K e ICR de 80. As lâmpadas LED têm uma temperatura de cor alta entre 5500 e7500 K, sendo que a luz solar tem uma temperatura de cor de 6500 K; portanto, a temperatura de cor da lâmpada LED está mais próxima da temperatura de cor da luz emitida pelo sol. Além disso, o seu ICR é bastante alto, maior que 90. Elas podem emitir a cor branca fria no espectro de nm. Para os seres humanos, o espectro visível é nm. Isto é, as lâmpadas LED emitem uma luz suave, sem piscar, mas com alta ICR proporcionando um elevado grau de conforto para a visão dos usuários e favorecendo a sua saúde física. Constituída pela reunião de um grande número LEDs brancos, a lâmpada LED tubular foi concebida para se tornar a substituta da lâmpada fluorescente tubular, e consome cerca de metade da energia para o mesmo fluxo luminoso. Seu consumo de energia é 60% menor que a fluorescente. Isto significa que duas lâmpadas LED equivalentes consomem a mesma potência que uma única lâmpada fluorescente, mas fornece mais do que o dobro do fluxo luminoso. 3.8 Cálculo comparativo do consumo de energia das lâmpadas LED e fluorescentes Eficiência luminosa dos dois tipos de lâmpadas a serem comparadas: Lâmpada fluorescente tubular: 70 lm/w. Lâmpada LED tubular: 90 lm / W. Seja uma sala de 30m² de uma Universidade em que deseja-se obter uma iluminância de 500 lux. Em um intervalo de 1 ano, desconsiderando-se as férias e os finais de semana, as lâmpadas devem funcionar por cerca de 180 dias. Supondo que elas funcionem 8h por dia, segue o cálculo dos consumos de energia para os dois tipos de lâmpadas em 1 ano. Para alcançar a iluminância de 500 lux, é necessário um fluxo luminoso total de: (500 30)lm = lm Para fornecer esse fluxo, a potência requerida de uma instalação que utiliza lâmpadas fluorescentes é de: ( )W = 214,28W 20

33 Para fornecer esse fluxo, a potência requerida de uma instalação que utiliza lâmpadas LED é de: ( )W = 166,67W Logo, a energia consumida em um ano pelo sistema com lâmpadas fluorescentes é: Para o sistema com lâmpadas LED é: 214, = 380,57kWh 166, = 240kWh 4 Concepção de um projeto Luminotécnico 4.1 Determinação da Iluminância média Uma iluminação adequada é obtida por meio do planejamento no qual os critérios técnicos são rigorosamente seguidos. As necessidades visuais das atividades a serem desenvolvidas nos ambientes de uma área interna, o conforto e os critérios de eficiência energética devem formar o ponto de partida para a determinação dos parâmetros de um projeto luminotécnico de qualidade. O primeiro passo na concepção de um planejamento para a instalação dos elementos de iluminação é a realização de uma análise das características físicas do espaço a ser iluminado e os níveis de iluminação exigidos pela tarefa visual a ser executa, de posse dessas informações é possível escolher o sistema de iluminação a ser empregado e a configuração do posicionamento das luminárias. O rendimento visual apresenta um crescimento descrito pelo o logaritmo do nível de iluminamento de 10 lux até aproximadamente 1000 lux, tal crescimento é concomitante ao decaimento da fadiga visual, como pode ser observado na figura 6. Para níveis de iluminação superiores a 1000 lux, o aumento de iluminância não propicia em melhoras significativas no rendimento visual. Na verdade, iluminações maiores que 1000 lux podem fazer com que os usuários do espaço em questão comecem a apresentar sintomas de fadiga visual. Por essa razão, além do fato de níveis mais altos de iluminação demandarem um maior consumo de energia elétrica, é recomendado que os níveis de iluminância para a realização de tarefas visuais não sejam superiores a 2000 lux, salvo em situações especificas tais como cirurgia e montagens na área de microeletrônica, nas quais os níveis admitidos podem chegar a lux. 21

34 Figura 6 - Variações do rendimento e na fadiga visual, 1970 (IIDA, 1990). As diversas atividades que podem ser executadas pelo homem precisam de valores mínimos de iluminância diferentes devido aos seus distintos graus de complexidade. Por exemplo: o nível de iluminância de um centro cirúrgico precisa ser muito mais elevado do que o de um corredor, pois os procedimentos realizados pelos médicos são de alta precisão, além de a sala de cirurgia ser um ambiente onde as pessoas permanecem longos períodos, ao contrário dos ambientes de circulação. A iluminância média da tarefa é determinada em função de quatro fatores que estipulam a quantidade de luz necessária para a sua execução: tarefas a ser desenvolvida (na NBR 5413, a tarefa está relacionado ao tipo de ambiente); a idade dos observadores; importância da velocidade e acuidade visual no desempenho visual; refletância do fundo da tarefa. O olho humano sofre com a perda gradativa da capacidade de acomodação, para focalizar objetos próximos conforme o avanço da idade por causa do endurecimento do cristalino. Por isso, a idade das pessoas usuárias de um sistema de iluminação precisa ser considerada, uma vez que a fadiga visual se torna mais acentuada em indivíduos de maior idade. Uma pessoa jovem pode focalizar um objeto situado em um plano a 10 cm de distância de seus olhos, conforme a idade dos observadores se eleva nota-se que essa distância é incrementada, podendo chegar a 100 cm para um indivíduo de 60 anos de idade. 22

35 Classe A Iluminância (lux) Tipo de Atividade Áreas públicas com arredores escuros. A Iluminação geral para áreas Orientação simples para permanência curta. usadas interruptamente ou com tarefas visuais simples Recintos não usados para trabalho contínuo; depósitos Tarefas com requisitos visuais limitados, trabalho bruto de B Iluminação geral para área de trabalho C Iluminação adicional para tarefas visuais difíceis maquinaria, auditórios. Tarefas com requisitos visuais normais, trabalho médio de maquinaria, escritórios. Tarefas com requisitos especiais, gravação manual, inspeção, indústria de roupa Tarefas visuais muito exatas ou prolongadas, eletrônica de tamanho pequeno Tarefas visuais muito exatas ou prolongadas, montagem de microeletrônica Tarefas visuais muito especiais, cirurgia Tabela 6 - Nível de Iluminância de acordo com a classe das tarefas visuais. (Fonte: NBR 5413, 1992) Com o passar do tempo, o órgão responsável pela visão apresenta, além dos problemas na estrutura do cristalino, uma diminuição no tamanho da pupila, o que acarreta em um decaimento quantidade de luz que adentra os olhos. A quantidade de luz que é captada pelos olhos de um observador de 60 anos é um terço da quantidade de luz que os olhos de uma de 20 anos conseguem captar em um mesmo nível de iluminamento. Dessa forma, indivíduos com idade mais elevada precisam de mais luz para não sofrem com a fadiga visual. As refletâncias das cores utilizadas nos espaços também são de extrema importância na determinação do nível de iluminância e fazem parte dos dados que devem ser analisados na concepção do projeto. Deve, ainda, existir um contraste entre o objeto observado e o fundo a fim de possibilitar uma melhor visualização. Geralmente, a dilatação da pupila é inversamente proporcional ao nível de iluminância. Isto é, quanto maior o nível de iluminância do ambiente menor será a dilatação da pupila do 23

36 olho humano. A partir de determinado nível de iluminação, a relação custo-benefício em termos de melhora no desempenho visual não justifica os investimentos para aumentar a iluminação. A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) estipula a iluminância necessária para cada tipo de tarefa, tendo como parâmetros a idade do observador, a velocidade de precisão exigida pela tarefa e a refletância de fundo. Nas tabelas de iluminância média contidas na NBR 5413 cujos valores para as classes de ambientes A, B e C estão apresentadas na tabela 6, nela constam três níveis de iluminância para cada ambiente. Essa multiplicidade de níveis para cada recinto existe por causa das variáveis existentes no projeto: a velocidade e precisão em que ela dever ser executada, a idade dos observadores e a refletância do fundo. A fim de escolher qual nível de iluminância deve ser adotado para os cálculos, o seguinte procedimento deve ser observado: 1º) Atribuir um peso a cada um dos três fatores relacionados ao desenvolvimento da tarefa de acordo com a tabela 6. Característica da tarefa Peso e do observador Idade Inferior a 40 anos 40 a 55 anos Acima de 55 anos Velocidade e precisão Sem importância Importante Crítica Refletância do fundo da tarefa Superior a 70% 30 a 70% Inferior a 30% Tabela 7 - Fatores determinantes do nível de iluminação. (Fonte: NBR 5413, 1992) 2º) Somar os três pesos correspondentes aos três fatores. 3º) O resultado da soma determina a escolha da iluminância a ser utilizada da seguinte maneira: Se a soma for igual a -2 ou -3, a menor iluminância deve ser escolhida. Se a soma for igual a +2 ou +3, a maior iluminância deve ser escolhida. Se a soma for igual a -1, 0 ou +1, a iluminância do meio deve ser escolhida. A norma NBR 5413 indica muitos outros níveis de iluminação para tipos específicos de tarefas além daqueles mostrados na tabela 6. Esses níveis de iluminação são designados utizando os locais onde essas tarefas são tipicamente realizadas. As tabelas 8, 9 e 10 mostram alguns desses outros níveis de iluminância expostos na norma. 24

37 Uma vez que existem inúmeras possibilidades de diversificar as tarefas visuais são ilimitadas, aquelas que não estiverem tabeladas pela ABNT devem ter o seu nível de iluminância baseado no nível de outras que possuam características próximas presentes na norma da ABNT. Escolas Salas de Aula Quadros Negros Salas de trabalhos Manuais Laboratórios - geral Laboratórios - local Anfiteatros e auditórios - plateia Anfiteatros e auditórios - tribuna Sala de desenho Sala de reuniões Salas de educação física Costuras e atividades semelhantes Artes culinárias Tabela 8 Bibliotecas Sala de Leitura Recinto das Estantes Fichário Tabela 9 Escritórios Registros, cartografia, etc Desenho, engenharia mecânica e arquitetura Desenho decorativo e esboço Tabela 10 25

38 4.2 Métodos de cálculo Existem dois métodos de cálculo para projetos luminotécnicos que são bastante conhecidos e mostrados em diversos livros e apostilas: o método de ponto a ponto; o método dos lúmens. O método dos lúmens é baseado nos níveis de iluminância média para calcular o número de fontes luminosas. Já o método de ponto por ponto, mesmo não fornecendo diretamente a quantidade de luminárias a serem instaladas, determina a iluminância em qualquer ponto do espaço e auxilia na determinação do tipo de luminária e na quantidade. 4.3 Métodos de ponto a ponto O método de ponto a ponto, também denominado de método das intensidades luminosas, é baseada nas leis de Lambert. Esse método, geralmente, é utilizado para verificar a distribuição luminosa do ambiente, uma vez que, de acordo com a NBR 5413, a iluminância não pode ser inferior a 70% da iluminância média, em todos os pontos do plano de trabalho. Ademais, ela é muito útil para o cálculo da iluminação localizada nos ambientes. A iluminância em um determinado ponto da superfície horizontal em questão é descrita pela seguinte equação: E = I cos α (LP) 2 (15) Onde, E é a iluminância [lux]; I é a intensidade luminosa [candelas]; α é ângulo entre a vertical à superfície receptora e o ponto a ser iluminado; LP é a distância do foco luminoso ao ponto. 26

39 L(0,0, H) I H α (0,0,0) P( x, y, 0) X A F(x 0, y 0, 0) Y Figura 7 - Esquema evidenciando o ângulo α utilizado no método de ponto a ponto. 4.4 Métodos dos lúmens O método dos lúmens é amplamente utilizado nos projetos luminotécnicos de espaços interiores. Esse método, também conhecido como método do fluxo luminoso, tem como objetivo calcular, a partir do fluxo luminoso da lâmpada escolhida, o número de luminárias necessário para atingir o nível de iluminância média no plano útil de trabalho. Caso haja a necessidade de realizar o cálculo da iluminação em um ponto específico do espaço, utiliza-se o método de ponto a ponto descrito na seção anterior. A iluminância média (E m ) sobre um plano de trabalho é o quociente do fluxo luminoso que atinge o plano de trabalho pela área do ambiente, E m é dada pela seguinte equação: onde: E m = φ plano A (16) φ plano é o fluxo luminoso que atinge o plano de trabalho em lumens; A é a área da superfície a ser iluminada em metros. 27

40 O fluxo luminoso que atinge o plano de trabalho é o somatório do fluxo luminoso de todas as lâmpadas instaladas no ambiente multiplicado pelo Fator de Utilização, apesentado na seção Logo: φ plano = ( φ) Fu (17) Se todas as lâmpadas utilizadas para iluminar uma superfície forem iguais, podemos escrever φ como: φ = n φ (18) Onde, n é o número de lâmpadas consideradas; φ é o fluxo luminoso de uma lâmpada em lumens. Substituindo (18) em (17), temos: Daí, substituindo, (19) em (16) segue que: φ plano = n φ Fu (19) E m = n φ Fu A (20) Para obter o número n de lâmpadas a serem instaladas em determinado projeto para atingir a iluminação média previamente estabelecida, basta reescrever a equação (20): n = E m A φ Fu (21) Entretanto, é necessário considerar também o fator de depreciação para garantir a iluminação média mínima durante todo o período entre as manutenções, dessa forma a equação final para n é: n = [ E m A φ Fu ] Fd (22) 28

41 4.5 Espaçamento entre luminárias Segundo Creder, a configuração da localização das luminárias deve seguir a recomendação de que a distância entre as luminárias seja igual ao dobro da distância entre a luminária e a parede. A abertura do feixe luminoso da luminária também deve ser considerada na determinação do espaçamento, a figura 8 fornece o índice que deve ser utilizado para calcular o espaçamento máximo em função da classificação do sistema de iluminação da luminária. Tais recomendações possuem o intuito de evitar espaços de sombra entre as luminárias. Figura 8 - Espaçamento entre as luminárias. Fonte: Helio Creder. 29

42 Os pontos de iluminação devem ser distribuídos de forma a proporcionar uma distribuição homogênea de luz. É recomendado que a distânicia a ou b entre as luminárias seja o dobro da distância das luminárias a parede. Conforme exemplificado na figura 9. Figura 9 - Exemplo de distribuição de luminárias em uma sala. Fonte: Manual Osram 5 Instalações atuais do sistema de iluminação de parte das áreas comuns do Centro de Tecnologia e Projeto luminotécnico para parte das áreas comuns do Centro de Tecnologia No presente capítulo são apresentadas as características dos ambientes do Centro de Tecnologia para os quais deseja-se realizar a instalação das lâmpadas LED, assim como os projetos para a sua instalação. Fatores determinantes da Iluminação adequada no CT: Características da Tarefa e do observador Peso Idade 1 Velocidade e precisão -1 Refletância do fundo da tarefa 0 Soma 0 30

43 Características da Iluminação desejada para corredores: Parâmetro Símbolo unidade Medida Iluminância Planejada E_m lx 100 Tonalidade ou temperatura de cor branca fria Indíce de Reprodução de cores IRC > 0, BLOCO C Figura 10 - Planta baixa do Bloco C indicando a divisão do corredor para o cálculo luminotécnico. 31

44 5.1.1 Hall Figura 11 - Fotos do Hall do Bloco C. Figura 12 - Planta baixa do Hall do primeiro andar do Bloco C mostrando a instalação atual das luminárias Descrição do recinto. Parâmetro símbolo e/ou fórmula unidade Medida Comprimento c m 7,35 Largura l m 4,5 Área A=c*l m² 33,075 altura do plano de trabalho h_pl.tr. m 0,75 altura do pendente da luminária h_pend m 0 Pé-direito H m 4,07 32

45 Pé-direito útil h=h-h_pend-h_pl.tr. m 3,32 Índice do Recinto K=c*l/[h*(c+l)] _ 0,84 Fator de depreciação Fd _ 1,053 Coeficiente de reflexão/teto rho1 _ 70% Coeficiente de reflexão/parede rho2 _ 70,00% Coeficiente de reflexão/piso rho3 _ 40% Instalações Atuais. Parâmetro Símbolo e/ou fórmula Tipo de lâmpada _ Fluorescente Tipo de luminária TBS020-RA 32W Fluxo luminoso da lâmpada fi 2700 lm Lâmpadas por luminária z 2 Quantidade de lâmpadas n 4 Quantidade de luminárias N i Medição digital realizada através do aparelho Luxímetro Medição realizada às 14h e 02min do dia 09/10/2015. Observação: A luminária C1-01 estava queimada. Embaixo das luminárias: foi verificada a iluminância 134 lux embaixo da luminária C1 02. Medição realizada às 18h e 33min do dia 29/09/2015. Observação: A luminária C1-01 estava queimada. Embaixo das luminárias: foi verificada a iluminância 83 lux embaixo da luminária C Projeto luminotécnico utilizando lâmpadas LED. Parâmetro Símbolo e/ou fórmula Tipo de lâmpada _ Leddy Tubular I 18W Tipo de luminária TBS020-RA 32W Fluxo luminoso da lâmpada fi 1943 lm Lâmpadas por luminária z 2 33

46 Fator de Utilização Fu 0,46 Quantidade de lâmpadas n= (E_m*A*Fd)/(fi*Fu) 4 Quantidade de luminárias N=n/z 2 Iluminância Alcançada E= (z*n_i*fi*fu)/(a*fd) 111 lux Figura 13 - Distribuição das luminárias para a implementação do projeto LED no Hall do primeiro andar do Bloco C Análise da necessidade de incremento do número de pontos de luz para a implementação do projeto com lâmpadas de LED. Não há a necessidade de incremento de pontos de luz, sendo as instalações atuais suficientes para a implantação das lâmpadas LED Corredor 1 Figura 14 - Fotos do Corredor 1 do Bloco C. 34

47 Figura 15 - Planta baixa do Corredor 1 do primeiro andar do Bloco C mostrando a instalação atual das luminárias. 35

48 Descrição do recinto. Parâmetro símbolo e/ou fórmula unidade Medida Comprimento c m 76,74 Largura l m 2,9 Área A=c*l m² 222,55 altura do plano de trabalho h_pl.tr. m 0 altura do pendente da luminária h_pend m 0 Pé-direito H m 2,49 Pé-direito útil h=h-h_pend-h_pl.tr. m 1,74 Índice do Recinto K=c*l/[h*(c+l)] _ 1,61 Fator de depreciação Fd _ 1,053 Coeficiente de reflexão/teto rho1 _ 70% Coeficiente de reflexão/parede rho2 _ 70,00% Coeficiente de reflexão/piso rho3 _ 40% Instalações Atuais. Parâmetro Símbolo e/ou fórmula Tipo de lâmpada _ Fluorescente Tipo de luminária 1 TBS027 16W Tipo de luminária 2 TBS020-RA 16W Fluxo luminoso da lâmpada de 16W fi 1150 lm Fluxo luminoso da lâmpada de 32W Lâmpadas por luminária tipo 1 z 2 Lâmpadas por luminária tipo 2 z 4 Quantidade de lâmpadas n 50 Quantidade de luminárias tipo 1 N i 1 Quantidade de luminárias tipo 2 N i Medição digital realizada através do aparelho Luxímetro Medição realizada às 12h e 55min do dia 19/08/2015. Embaixo das luminárias: foram verificadas as iluminâncias 376 e 323 embaixo das luminárias C01 11 e C Entre as luminárias: foi verificada a iluminância de 42 lux entre as luminárias C01 11 e C

49 Medição realizada às 18h e 34min do dia 29/09/2015. Embaixo das luminárias: foram verificadas as iluminâncias 310 lux, 324 lux, 344 lux e 310 lux embaixo das luminárias C1 07, C1 08, C1 09 e C1 15. Entre as luminárias: foram verificadas as iluminância de 31 lux, 30 lux entre as luminárias C1 7 e C1 8, C1 8 e C Projeto luminotécnico utilizando lâmpadas LED. Parâmetro Símbolo e/ou fórmula Tipo de lâmpada _ Leddy Tubular I 18W Tipo de luminária TBS020-RA 32W Fluxo luminoso da lâmpada fi 1943 lm Lâmpadas por luminária z 1 Fator de Utilização Fu 0,62 Quantidade de lâmpadas n= (E_m*A*Fd)/(fi*Fu) 20 Quantidade de luminárias N=n/z 20 Iluminância alcançada E= (z*n_i*fi*fu)/(a*fd) 102 lux Análise da necessidade de incremento do número de pontos de luz para a implementação do projeto com lâmpadas de LED. As instalações atuais não são suficientes e nenhuma das 13 luminárias presentes na instalação pode ser aproveitada para a implementação do projeto com lâmpadas LED. A figura que ilustra a distribuição das luminárias para a implementação do projeto LED no corredor 1 do Bloco C encontra-se no anexo A Corredor 2 Figura 16 - Foto do corredor 2 do Bloco C. 37

50 Figura 17 - Planta baixa do Corredor 2 do primeiro andar do Bloco C mostrando a instalação atual das luminárias Descrição do recinto. Parâmetro símbolo e/ou fórmula unidade Medida Comprimento c m 29,29 Largura l m 3,02 Área A=c*l m² 84,941 altura do plano de trabalho h_pl.tr. m 0,75 altura do pendente da luminária h_pend m 0 Pé-direito H m 3 Pé-direito útil h=h-h_pend-h_pl.tr. m 2,25 Índice do Recinto K=c*l/[h*(c+l)] _ 1,18 Fator de depreciação Fd _ 1,053 Coeficiente de reflexão/teto rho1 _ 70% Coeficiente de reflexão/parede rho2 _ 70,00% Coeficiente de reflexão/piso rho3 _ 40% 38

51 Instalações Atuais. Parâmetro Símbolo e/ou fórmula Tipo de lâmpada _ Fluorescente Tipo de luminária TBS027 32W Fluxo luminoso da lâmpada fi 2700 lm Lâmpadas por luminária z 2 Quantidade de lâmpadas n 10 Quantidade de luminárias N i 5 Iluminância alcançada E= (z*n_i*fi*fu)/(a*fd) 209,4 lux Medição digital realizada através do aparelho Luxímetro Medição realizada às 12h e 57min do dia 19/08/2015. Embaixo das luminárias: foi verificada a iluminância de 273 lux embaixo das luminárias C Entre as luminárias: foi verificadas a iluminância de 71 lux entre as luminárias, C01 17 e C Medição realizada às 18h e 37min do dia 29/09/2015. Embaixo das luminárias: foi verificada a iluminância de 192 lux, 333 lux embaixo das luminárias C1 19 e C1 20. Entre as luminárias: foi verificadas a iluminância de 90 lux entre as luminárias, C1 19 e C Projeto luminotécnico utilizando lâmpadas LED. Parâmetro Símbolo e/ou fórmula Tipo de lâmpada _ Leddy Tubular I 18W Tipo de luminária TBS020 - RA 32W Fluxo luminoso da lâmpada fi 1943 lm Lâmpadas por luminária z 1 Fator de Utilização Fu 0,56 Quantidade de lâmpadas n= (E_m*A*Fd)/(fi*Fu) 10 Quantidade de luminárias N=n/z 5 Iluminância alcançada E= (z*n_i*fi*fu)/(a*fd) 105 lux 39

52 Figura 18 - Distribuição das luminárias para a implementação do projeto LED no corredor 2 do primeiro andar do Bloco C Análise da necessidade de incremento do número de pontos de luz para a implementação do projeto com lâmpadas LED. Tendo em vista a necessidade de proporcionar uma iluminação homogênea em todo o corredor é necessário colocar mais luminárias na instalação a fim de que o espaçamento entre elas obedeça às recomendações técnicas. A figura que ilustra a distribuição das luminárias para a implementação do projeto LED no corredor 2 do primeiro andar do Bloco C encontra-se no anexo A. 40

53 5.2 BLOCO D Hall do Bloco D Figura 19 - Fotos do Hall do primeiro andar do Bloco D. Figura 20 - Planta baixa do Hall do primeiro andar do Bloco D mostrando a instalação atual das luminárias Descrição do recinto. Parâmetro símbolo e/ou fórmula unidade Medida Comprimento c m 6,92 Largura l m 4,6 Área A=c*l m² 31,83 altura do plano de trabalho h_pl.tr. m 0,75 altura do pendente da luminária h_pend m 0 Pé-direito H m 4 Pé-direito útil h=h-h_pend-h_pl.tr. m 3,25 Índice do Recinto K=c*l/[h*(c+l)] _ 0,85 Fator de depreciação Fd _ 1,053 Coeficiente de reflexão/teto rho1 _ 70% Coeficiente de reflexão/parede rho2 _ 70,00% Coeficiente de reflexão/piso rho3 _ 40% 41

54 Instalações Atuais. Parâmetro Símbolo e/ou fórmula Tipo de lâmpada _ Fluorescente Tipo de luminária TBS027 32W Fluxo luminoso da lâmpada fi 2700 lm Lâmpadas por luminária z 2 Quantidade de lâmpadas n 4 Quantidade de luminárias N i Medição digital realizada através do aparelho Luxímetro Medição realizada às 13h 15min do dia 09/10/2015. Embaixo das luminárias: foram verificadas as iluminâncias 260 lux e 166 lux embaixo das luminárias D1 1 e D1 2. Entre as luminárias: foi verificada a iluminância de 182 lux entre as luminárias D1 1 e D1 2. Medição realizada às 18h 41min do dia 28/08/2015. Embaixo das luminárias: foram verificadas as iluminâncias 150 lux e 147 lux embaixo das luminárias D1 1 e D1 2. Entre as luminárias: foi verificada a iluminância de 143 lux entre as luminárias D1 1 e D Projeto luminotécnico utilizando lâmpadas LED. Parâmetro Símbolo e/ou fórmula Tipo de lâmpada _ Leddy Tubular I 18W Tipo de luminária TBS027 Fluxo luminoso da lâmpada fi 1943 lm Lâmpadas por luminária z 2 Fator de Utilização Fu 0,50 Quantidade de lâmpadas n= (E_m*A*Fd)/(fi*Fu) 4 Quantidade de luminárias N=n/z 2 Iluminância alcançada E= (z*n_i*fi*fu)/(a*fd) 115 lux 42

55 Figura 21 - Distribuição das luminárias para a implementação do projeto LED no Hall do primeiro andar do Bloco D Análise da necessidade de incremento do número de pontos de luz para a implementação do projeto com lâmpadas LED. As instalações atendem ao projeto com lampas LED Corredor do Bloco D Figura 22 - Fotos do corredor do 1º andar do Bloco D. 43

56 Descrição do recinto. Parâmetro símbolo e/ou fórmula unidade Medida Comprimento c m 101,4 Largura l m 2,98 Área A=c*l m² 302,17 altura do plano de trabalho h_pl.tr. m 0,75 altura do pendente da luminária h_pend m 0 Pé-direito H m 2,45 Pé-direito útil h=h-h_pend-h_pl.tr. m 1,7 Índice do Recinto K=c*l/[h*(c+l)] _ 1,70 Fator de depreciação Fd _ 1,053 Coeficiente de reflexão/teto rho1 _ 70% Coeficiente de reflexão/parede rho2 _ 70,00% Coeficiente de reflexão/piso rho3 _ 40% Instalações Atuais. Parâmetro Símbolo e/ou fórmula Tipo de lâmpada _ Fluorescente Tipo de luminária 1 TBS027 32W Tipo de luminária 2 TBS020 16W Fluxo luminoso da lâmpada 1 fi 2700 lm Fluxo luminoso da lâmpada lm Lâmpadas por luminária tipo 1 z 1 Lâmpadas por luminária tipo 2 z 4 Quantidade de lâmpadas n 65 Quantidade de luminárias tipo 1 N i 1 Quantidade de luminárias tipo 2 N i 16 44

57 Figura 23 - Planta baixa do Corredor do primeiro andar do Bloco D mostrando a instalação atual das luminárias. 45

58 Medição digital realizada através do aparelho Luxímetro Medição realizada às 13h do dia 19/08/2015. Embaixo das luminárias: foram verificadas as iluminâncias 328 e 384 embaixo das luminárias D01 16 e D Entre as luminárias: foi verificada a iluminância de 19 lux e 54 entre as luminárias D01 15 e D01 16, D01 18 e D Medição realizada às 18h e 45min do dia 29/09/2015. Embaixo das luminárias: foram verificadas as iluminâncias de 121 lux, 327 lux, 281 lux, 450 lux, 355 lux embaixo das luminárias D1 03, D1 16, D1 17, D1 18 e D1 19 respectivamente. Entre as luminárias: foram verificadas as iluminâncias de 20 lux, 15 lux, 24 lux, entre as luminárias D1 16 e D1 17, D1 17 e D1 18, D1 18 e D Projeto luminotécnico utilizando lâmpadas LED. Parâmetro Símbolo e/ou fórmula Tipo de lâmpada _ Leddy Tubular I 18W Tipo de luminária TBS020 - RA Fluxo luminoso da lâmpada fi 1943 lm Lâmpadas por luminária z 1 Fator de Utilização Fu 0,62 Quantidade de lâmpadas n= (E_m*A*Fd)/(fi*Fu) 27 Quantidade de luminárias N=n/z 27 Iluminância alcançada E= (z*n_i*fi*fu)/(a*fd) 102 lux Análise da necessidade de incremento do número de pontos de luz para a implementação do projeto com lâmpadas LED. Pode-se verificar que a iluminância medida logo embaixo das luminárias é bastante maior do que a iluminância média estipulada pela norma para ambientes de circulação, 100 lux. Entretanto a iluminância verificada entre as luminárias está bastante abaixo dos 100 lux exigidos. Por isso torna-se necessária a substituição da instalação atual. A figura que ilustra a distribuição das luminárias para a implementação do projeto LED no corredor do Bloco D encontra-se no anexo A. 46

59 5.3 BLOCO E Hall do Bloco E Figura 24 - Planta baixa do Hall do primeiro andar do Bloco E mostrando a instalação atual das luminárias Descrição do recinto. Parâmetro símbolo e/ou fórmula unidade Medida Comprimento c m 6,2 Largura l m 4,5 Área A=c*l m² 27,9 altura do plano de trabalho h_pl.tr. m 0,75 altura do pendente da luminária h_pend m 0 Pé-direito H m 4,03 Pé-direito útil h=h-h_pend-h_pl.tr. m 3,28 47

60 Índice do Recinto K=c*l/[h*(c+l)] _ 0,80 Fator de depreciação Fd _ 1,053 Coeficiente de reflexão/teto rho1 _ 70% Coeficiente de reflexão/parede rho2 _ 70,00% Coeficiente de reflexão/piso rho3 _ 40% Instalações Atuais. Parâmetro Símbolo e/ou fórmula Tipo de lâmpada _ Fluorescente Tipo de luminária TBS027 32W Fluxo luminoso da lâmpada fi 2700 lm Lâmpadas por luminária z 2 Quantidade de lâmpadas n 4 Quantidade de luminárias N i Medição digital realizada através do aparelho Luxímetro Medição realizada às 13h do dia 28/08/2015. Embaixo das luminárias: foram verificadas as iluminâncias 820 e 280 embaixo das luminárias E01 01 e E Entre as luminárias: foi verificada a iluminância de 409 lux entre as luminárias E01 01 e E Medição realizada às 18h e 8min do dia 29/09/2015. Embaixo das luminárias: foram verificadas as iluminâncias 94 e 110 embaixo das luminárias E01 01 e E Entre as luminárias: foi verificada a iluminância de 95 lux entre as luminárias E01 01 e E Projeto luminotécnico utilizando lâmpadas LED. Parâmetro Símbolo e/ou fórmula Tipo de lâmpada _ Leddy Tubular I 18W Tipo de luminária TBS027 Fluxo luminoso da lâmpada fi 1943 lm Lâmpadas por luminária z 2 Fator de Utilização Fu 0,50 Quantidade de lâmpadas n= (E_m*A*Fd)/(fi*Fu) 4 Quantidade de luminárias N=n/z 2 Iluminância alcançada E= (z*n_i*fi*fu)/(a*fd) 132 lux 48

61 Análise da necessidade de incremento do número de pontos de luz para a implementação do projeto com lâmpadas LED. As instalações atendem ao projeto com lampas LED Corredor do Bloco E Figura 25 - Fotos do corredor do 1º andar do Bloco E Descrição do recinto. Parâmetro símbolo e/ou fórmula unidade Medida Comprimento c m 103,2 Largura l m 3,03 Área A=c*l m² 312,70 altura do plano de trabalho h_pl.tr. m 0,75 altura do pendente da luminária h_pend m 0 Pé-direito H m 2,51 Pé-direito útil h=h-h_pend-h_pl.tr. m 1,76 Índice do Recinto K=c*l/[h*(c+l)] _ 1,67 Fator de depreciação Fd _ 1,053 Coeficiente de reflexão/teto rho1 _ 70% Coeficiente de reflexão/parede rho2 _ 70,00% Coeficiente de reflexão/piso rho3 _ 40% 49

62 Figura 26 - Planta baixa do corredor do primeiro andar do Bloco E. 50

63 Instalações Atuais. Parâmetro Símbolo e/ou fórmula Tipo de lâmpada _ Fluorescente Tipo de luminária 1 TBS027 16W Tipo de luminária 2 TBS027 32W Tipo de luminária 3 TBS027 32W Fluxo luminoso da lâmpada 1 fi 1150 lm Fluxo luminoso da lâmpada lm Fluxo luminoso da lâmpada lm Lâmpadas por luminária tipo 1 z 2 Lâmpadas por luminária tipo 2 z 1 Lâmpadas por luminária tipo 3 2 Quantidade de lâmpadas fluorescentes 22 de 16 W Quantidade de lâmpadas fluorescentes 10 de 32 W Quantidade de luminárias tipo 1 N i 10 Quantidade de luminárias tipo 2 N i 5 Quantidade de luminárias tipo 3 N i Medição digital realizada através do aparelho Luxímetro Medição realizada às 13h e 10min do dia 28/08/2015. Embaixo das luminárias: foram verificadas as iluminâncias 135 lux, 120 lux, 127 lux e 84 lux embaixo das luminárias E1 03, E1 04, E1 08 e E1 19. Entre as luminárias: foram verificadas as iluminâncias de 18 lux, 26 lux, 19 lux e 46 lux entre as luminárias E1 03 e E1 04, E1 04 e E1 05, E1 08 e E1 09 e E1 19 e E1 20. Medição realizada entre 18h e 18h e 8min do dia 28/08/2015. Embaixo das luminárias: foram verificadas as iluminâncias 140 lux, 126 lux, 127 lux, 147 lux, 132 lux, 125 lux, 107 lux, 100 lux, 121 lux, 127 lux, 88 lux embaixo das luminárias E1 03, E1 04, E1 08, E1 09, E1 10, E1 12, E1 14, E1 15, E1 16 e E1 17. Entre as luminárias: foram verificadas as iluminâncias de 18 lux, 26 lux, 19 lux e 46 lux entre as luminárias E01 03 e E01 04, E01 04 e E01 05, E01 08 e E01 09 e E01 19 e E

64 Projeto luminotécnico utilizando lâmpadas LED. Parâmetro Símbolo e/ou fórmula Tipo de lâmpada _ Leddy Tubular I 18W Tipo de luminária TBS027 32W Fluxo luminoso da lâmpada fi 1943 lm Lâmpadas por luminária z 1 Fator de Utilização Fu 0,67 Quantidade de lâmpadas n= (E_m*A*Fd)/(fi*Fu) 28 Quantidade de luminárias N=n/z 28 Iluminância alcançada E= (z*n_i*fi*fu)/(a*fd) 110 lux Análise da necessidade de incremento do número de pontos de luz para a implementação do projeto com lâmpadas LED.. As três luminárias modelo TBS027 32W com suporte para uma única lâmpada podem ser aproveitadas e outras 25 luminárias desse modelo devem ser instaladas a fim de atingir a iluminância média exigida pela norma de forma homogênea. A figura que ilustra a distribuição das luminárias para a implementação do projeto LED no corredor do Bloco E encontra-se no anexo A. 5.4 BLOCO F Hall do Bloco F Figura 27 - Fotos do Hall do 1ª andar do Bloco F. 52

65 Figura 28 - Planta baixa do Hall do primeiro andar do Bloco F mostrando a instalação atual das luminárias Descrição do recinto. Parâmetro símbolo e/ou fórmula unidade Medida Comprimento c m 4,5 Largura l m 6,9 Área A=c*l m² 31,05 altura do plano de trabalho h_pl.tr. m 0,75 altura do pendente da luminária h_pend m 0 Pé-direito H m 4,04 Pé-direito útil h=h-h_pend-h_pl.tr. m 3,29 Índice do Recinto K=c*l/[h*(c+l)] _ 0,83 Fator de depreciação Fd _ 1,053 Coeficiente de reflexão/teto rho1 _ 70% Coeficiente de reflexão/parede rho2 _ 70,00% Coeficiente de reflexão/piso rho3 _ 40% Instalações Atuais. Parâmetro Símbolo e/ou fórmula Tipo de lâmpada _ Fluorescente 32W Tipo de luminária TBS027 32W Fluxo luminoso da lâmpada fi 2700 lm Lâmpadas por luminária z 2 Quantidade de lâmpadas n 4 Quantidade de luminárias N i 2 53

66 Medição digital realizada através do aparelho Luxímetro Medição realizada às 13h e 10min do dia 28/08/2015. Embaixo das luminárias: foi verificada a iluminância de 229 embaixo das luminárias F1 02. Entre as luminárias: foi verificada a iluminância de 238 lux entre as luminárias F1 01 e F1 02. Medição realizada às 18h e 13min do dia 29/09/2015. Embaixo das luminárias: foram verificadas as iluminâncias de 132 lux e 150 lux embaixo das luminárias F1 01 e F1 02. Entre as luminárias: foi verificada a iluminância de 109 lux entre as luminárias F1 01 e F Projeto luminotécnico utilizando lâmpadas LED. Parâmetro Símbolo e/ou fórmula Tipo de lâmpada _ LED - Tubular I 18 W Tipo de luminária TBS027 32W Fluxo luminoso da lâmpada fi 1943 lm Lâmpadas por luminária z 2 Fator de Utilização Fu 0,50 Quantidade de lâmpadas n= (E_m*A*Fd)/(fi*Fu) 4 Quantidade de luminárias N=n/z 2 Iluminância alcançada E= (z*n_i*fi*fu)/(a*fd) 118 lux Figura 29 - Distribuição das luminárias para a implementação do projeto LED no Hall do primeiro andar do Bloco F. 54

67 Análise da necessidade de incremento do número de pontos de luz para a implementação do projeto com lâmpadas de LED.. As instalações atendem ao projeto com lampas LED Corredor do Bloco F Figura 30 - Foto do corredor do Bloco F Descrição do recinto. Parâmetro símbolo e/ou fórmula unidade Medida Comprimento c m 106 Largura l m 2,95 Área A=c*l m² 312,7 altura do plano de trabalho h_pl.tr. m 0,75 altura do pendente da luminária h_pend m 0 Pé-direito H m 2,48 Pé-direito útil h=h-h_pend-h_pl.tr. m 1,73 Índice do Recinto K=c*l/[h*(c+l)] _ 1,66 Fator de depreciação Fd _ 1,053 Coeficiente de reflexão/teto rho1 _ 70% Coeficiente de reflexão/parede rho2 _ 70,00% Coeficiente de reflexão/piso rho3 _ 40% 55

68 Figura 31 - Planta baixa do Corredor do primeiro andar do Bloco F. 56

69 Instalações Atuais. Parâmetro Símbolo e/ou fórmula Tipo de lâmpada _ Fluorescente Tipo de luminária TBS027 16W Fluxo luminoso da lâmpada 1150 lm Lâmpadas por luminária z 4 Quantidade de lâmpadas n 68 Quantidade de luminárias N i Medição digital realizada através do aparelho Luxímetro Medição realizada às 13h e 12min do dia 28/08/2015. Embaixo das luminárias: foram verificadas as iluminâncias de 394 lux, 332 lux, 372 lux, 324, lux, 305 lux e 115 lux embaixo das luminárias F1 07, F01 08, F1 14, F1 15, F1 19 e F1 21. Entre as luminárias: foram verificadas as iluminâncias de 47 lux, 57 lux, 36 lux e 45 lux entre as luminárias F1 06 e F1 07, F1 07 e F1 08, F1 14 e F1 15, F1 20 e F1 21. Medição realizada entre 18h e 13min e 18h 20min do dia 29/09/2015. Embaixo das luminárias: foram verificadas as iluminâncias de 420 lux, 385 lux, 355 lux, 320 lux, 326 lux e 350 lux embaixo das luminárias F1 04, F01 06, F1 07, F1 14, F1 15 e F1 16. Entre as luminárias: foram verificadas as iluminâncias de 44 lux, 36 lux e 40 lux entre as luminárias F1 06 e F1 07, F1 14 e F1 15, F1 15 e F Projeto luminotécnico utilizando lâmpadas LED. Parâmetro Símbolo e/ou fórmula Tipo de lâmpada _ LED - Tubular I 18W Tipo de luminária TBS020 RA 32W Fluxo luminoso da lâmpada fi 1943 lm Lâmpadas por luminária z 1 Fator de Utilização Fu 0,62 Quantidade de lâmpadas n= (E_m*A*Fd)/(fi*Fu) 27 Quantidade de luminárias N=n/z 27 Iluminância alcançada E= (z*n_i*fi*fu)/(a*fd) 101 lux 57

70 Análise da necessidade de incremento do número de pontos de luz para a implementação do projeto com lâmpadas de LED. É possível verificar que a iluminância medida embaixo das luminárias é muito superior ao mínimo de 100 lux exigido pela norma para áreas de circulação. Por outro lado, a iluminância medida entre as luminárias encontra-se abaixo desse mínimo de 100 lux. Isso ocorre porque não foram obedecidos os critérios de espaçamento entre as luminárias e dessa forma, áreas sombreadas foram criadas. Com isso constata-se que a instalação atual é ineficiente para qualquer tipo de lâmpada a ser colocada com a atual configuração das luminárias. A fim de que os espaçamentos entre as luminárias obedeçam às recomendações técnicas e com isso seja proporcionada uma iluminação homogênea em todo o corredor é necessário colocar mais luminárias na instalação conforme indica a tabela do projeto luminotécnico utilizando lâmpadas LED. 5.5 BLOCO G Hall do Bloco G Figura 32 - Planta baixa do Hall do primeiro andar do Bloco G mostrando a instalação atual das luminárias. 58

71 Descrição do recinto. Parâmetro símbolo e/ou fórmula unidade Medida Comprimento c m 4,5 Largura l m 6,91 Área A=c*l m² 31,095 altura do plano de trabalho h_pl.tr. m 0,75 altura do pendente da luminária h_pend m 0 Pé-direito H m 4,03 Pé-direito útil h=h-h_pend-h_pl.tr. m 3,28 Índice do Recinto K=c*l/[h*(c+l)] _ 0,83 Fator de depreciação Fd _ 1,053 Coeficiente de reflexão/teto rho1 _ 70% Coeficiente de reflexão/parede rho2 _ 70,00% Coeficiente de reflexão/piso rho3 _ 40% Instalações Atuais. Parâmetro Símbolo e/ou fórmula Tipo de lâmpada _ Fluorescente Tipo de luminária TBS027 16W Fluxo luminoso da lâmpada fi 1150 lm Lâmpadas por luminária z 2 Quantidade de lâmpadas n 2 Quantidade de luminárias N i Medição digital realizada através do aparelho Luxímetro Medição realizada às 13h e 22min do dia 28/08/2015. Embaixo das luminárias: foi verificada a iluminância de 240 lux embaixo da luminária G Medição realizada entre 18h e 31min do dia 29/09/2015. Embaixo das luminárias: foi verificada a iluminância de 62 lux embaixo da luminária G Entre as luminárias: foram verificadas as iluminâncias de 44 lux, 36 lux e 40 lux entre as luminárias F1 06 e F1 07, F1 14 e F1 15, F1 15 e F

72 Projeto luminotécnico utilizando lâmpadas LED. Parâmetro Símbolo e/ou fórmula Tipo de lâmpada _ LED - Tubular I 18 W Tipo de luminária TBS027 32W Fluxo luminoso da lâmpada fi 1943 lm Lâmpadas por luminária z 2 Fator de Utilização Fu 0,50 Quantidade de lâmpadas n= (E_m*A*Fd)/(fi*Fu) 4 Quantidade de luminárias N=n/z 2 Iluminância alcançada E= (z*n_i*fi*fu)/(a*fd) 118 lux Figura 33 - Distribuição das luminárias para a implementação do projeto LED no Hall do primeiro andar do Bloco G Análise da necessidade de incremento do número de pontos de luz para a implementação do projeto com lâmpadas LED. Durante o dia, a luz solar proporciona bastante iluminação ao corredor do bloco G e por isso as medições realizadas no horário próximo ao meio dia mostram índices de iluminância superiores ao exigido pela norma. Entretanto, é possível observar que, no horário em que a única fonte de luz é a proveniente das instalações atuais, o nível de iluminância está abaixo dos 100 lux exigidos para áreas de circulação. Por isso é necessária a troca das luminárias instaladas atualmente de acordo com a tabela do projeto luminotécnico com lâmpadas LED. 60

73 5.5.2 Corredor do Bloco G Figura 34 - Fotos do corredor do 1º andar do Bloco G Descrição do recinto. Parâmetro símbolo e/ou fórmula unidade Medida Comprimento c m 106 Largura l m 2,96 Área A=c*l m² 313,76 altura do plano de trabalho h_pl.tr. m 0,75 altura do pendente da luminária h_pend m 0 Pé-direito H m 3,02 Pé-direito útil h=h-h_pend-h_pl.tr. m 2,27 Índice do Recinto K=c*l/[h*(c+l)] _ 1,27 Fator de depreciação Fd _ 1,053 Coeficiente de reflexão/teto rho1 _ 70% Coeficiente de reflexão/parede rho2 _ 70,00% Coeficiente de reflexão/piso rho3 _ 40% Instalações Atuais. Parâmetro Símbolo e/ou fórmula Tipo de lâmpada _ Fluorescente 16W Tipo de luminária TBS027 16W Fluxo luminoso da lâmpada 1150 lm Lâmpadas por luminária z 2 Quantidade de lâmpadas n 30 Quantidade de luminárias N i 16 61

74 Figura 35 - Planta baixa do Hall do primeiro andar do Bloco G mostrando a instalação atual das luminárias. 62

75 Medição digital realizada através do aparelho Luxímetro Medição realizada entre 18h e 24min e 18h 30min do dia 29/09/2015. Embaixo das luminárias: foram verificadas as iluminâncias de 143 lux, 123 lux, 147 lux, 126 lux, 123 lux, 103 lux, 123 lux, 109 lux, 129 lux embaixo das luminárias G1 03, G01 04, G1 07, G1 08, G1 10, G1 11, G1 13, G1 14, G1 15. Entre as luminárias: foram verificadas as iluminâncias de 24 lux, 28 lux, 27 e 20 lux entre as luminárias G1 07 e G1 08, G1 10 e G1 11, G1 13 e G1 14, G1 14 e G Projeto luminotécnico utilizando lâmpadas LED Para o cálculo do projeto utilizando lâmpadas LED, foi considerada a luminária TBS027 da Philips (luminária similar a luminária existente no local) e a lâmpada Leddy Tubular I 9W. Parâmetro Símbolo e/ou fórmula Tipo de lâmpada _ LED Leddy Tubular I 18W Tipo de luminária TBS020 RA 32W Fluxo luminoso da lâmpada fi 1943 lm Lâmpadas por luminária z 1 Fator de Utilização Fu 0,58 Quantidade de lâmpadas n= (E_m*A*Fd)/(fi*Fu) 30 Quantidade de luminárias N=n/z 30 Iluminância alcançada E= (z*n_i*fi*fu)/(a*fd) 102 lux Análise da necessidade de incremento do número de pontos de luz para a implementação do projeto com lâmpadas LED. É possível verificar que a instalação atual é ineficiente para qualquer tipo de lâmpada a ser colocada com a atual configuração das luminárias, portanto não é possível implementar o projeto de troca de lâmpadas fluorescentes por lâmpadas LED com o atual instalação. Mais uma vez pode-se observar que não foram obedecidos os critérios de espaçamento entre as luminárias e dessa forma, áreas sombreadas foram criadas. A fim de que esses espaçamentos obedeçam às recomendações técnicas e com isso seja proporcionada uma iluminação homogênea em todo o corredor é necessário colocar mais luminárias na instalação conforme indica a tabela do projeto luminotécnico utilizando lâmpadas LED. A figura que ilustra a distribuição das luminárias para a implementação do projeto LED no corredor do Bloco G encontra-se no anexo A. 63

76 5.6 BLOCO H Hall do Bloco H Figura 36 - Planta baixa do Hall do primeiro andar do Bloco H mostrando a instalação atual das luminárias Descrição do recinto. Parâmetro símbolo e/ou fórmula unidade Medida Comprimento c m 6,4 Largura l m 5,5 Área A=c*l m² 35,2 Altura do plano de trabalho h_pl.tr. m 0,75 Altura do pendente da luminária h_pend m 0 Pé-direito H m 2,98 Pé-direito útil h=h-h_pend-h_pl.tr. m 2,23 Índice do Recinto K=c*l/[h*(c+l)] _ 1,33 Fator de depreciação Fd _ 1,053 Coeficiente de reflexão/teto rho1 _ 70% Coeficiente de reflexão/parede rho2 _ 70,00% Coeficiente de reflexão/piso rho3 _ 40% 64

77 Instalações Atuais. Parâmetro Símbolo e/ou fórmula Tipo de lâmpada _ Fluorescente 16W Tipo de luminária - Fluxo luminoso da lâmpada lm Lâmpadas por luminária z 1 Quantidade de lâmpadas n 4 Quantidade de luminárias N i Medição digital realizada através do aparelho Luxímetro Medição realizada às 13h e 30min do dia 09/10/2015. Embaixo das luminárias: foram verificadas as iluminâncias de 130 lux e 75 lux embaixo das luminárias H1 01 e H1 03. Medição realizada às 18h e 34min do dia 29/09/2015. Embaixo das luminárias: foram verificadas as iluminâncias de 36 lux e 48 lux embaixo das luminárias H1 01 e H1 03. Entre as luminárias: no hall, há quatro lâmpadas cuja disposição no teto forma um retângulo cujas extremidades são as lâmpadas, conforme mostrado no mapa das luminárias, a iluminância no centro desse retângulo é de 44 lux Projeto luminotécnico utilizando lâmpadas LED Parâmetro Símbolo e/ou fórmula Tipo de lâmpada _ LED Leddy Tubular I 9W Tipo de luminária TBS027 16W Fluxo luminoso da lâmpada fi 1943 lm Lâmpadas por luminária z 2 Fator de Utilização Fu 0,50 Quantidade de lâmpadas n= (E_m*A*Fd)/(fi*Fu) 4 Quantidade de luminárias N=n/z 2 Iluminância alcançada E= (z*n_i*fi*fu)/(a*fd) 104 lux 65

78 Figura 37 - Distribuição das luminárias para a implementação do projeto LED no Hall do primeiro andar do Bloco H Análise da necessidade de incremento do número de pontos de luz para a implementação do projeto com lâmpadas LED. Não é necessária a instalação de mais pontos de luz, entretanto não há luminárias instaladas neste recinto. Devem ser instalada ao menos 4 luminárias TBS027 16W com duas lâmpadas Corredor do Bloco H Figura 38 - Fotos do corredor do 1º andar do Bloco H. 66

79 Descrição do Recinto. Parâmetro símbolo e/ou fórmula unidade Medida Comprimento c m 85,9 Largura l m 2,97 Área A=c*l m² 255,123 Altura do plano de trabalho h_pl.tr. m 0 Altura do pendente da luminária h_pend m 0 Pé-direito H m 2,4 Pé-direito útil h=h-h_pend-h_pl.tr. m 1,65 Índice do Recinto K=c*l/[h*(c+l)] _ 1,74 Fator de depreciação Fd _ 1,053 Coeficiente de reflexão/teto rho1 _ 70% Coeficiente de reflexão/parede rho2 _ 70,00% Coeficiente de reflexão/piso rho3 _ 40% Instalações Atuais. Parâmetro Símbolo e/ou fórmula Tipo de lâmpada _ Fluorescente 32W Tipo de luminária 1 TBS027 32W Tipo de luminária 2 TBS020 32W Fluxo luminoso da lâmpada 1 fi 2700 lm Fluxo luminoso da lâmpada lm Lâmpadas por luminária tipo 1 z 2 Lâmpadas por luminária tipo 2 z 1 Quantidade de lâmpadas n 20 Quantidade de luminárias tipo 1 N i 1 Quantidade de luminárias tipo 2 N i 18 67

80 Figura 39 - Planta baixa do Corredor do primeiro andar do Bloco H mostrando a instalação atual das luminárias. 68

81 Medição digital realizada através do aparelho Luxímetro Medição realizada entre 13h e 30min e 13h 43min do dia 29/09/2015. Embaixo das luminárias: foram verificadas as iluminâncias de 309 lux, 154 lux, 121 lux, 131 lux, 212 lux, 209 lux, 229 lux, 114 lux, 169 lux e 152 lux embaixo das luminárias H1 05, H1 07, H1 08, H1 09, H1 10, H1 13, H1 14, H1 15, H1 16, H1 19, H1 20, H1 21, H1 22. Entre as luminárias: foram verificadas as iluminâncias de 41 lux, 55 lux, 68 lux, 82 lux, 82 lux, 45 lux e 60 lux entre as luminárias H1 07 e H1 08, H1 08 e H1 09, H1 09 e H1 10, H1 13 e H1 14, H1 14 e H1 15, H1 15 e H1 16, H1 19 e H1 20, H1 20 e H1 21, H1 21 e H1 22. Medição realizada entre 18h e 35min e 18h 40min do dia 29/09/2015. Embaixo das luminárias: foram verificadas as iluminâncias de 307 lux, 154 lux, 122 lux, 131 lux, 215 lux, 219 lux, 233 lux, 114 lux, 175 lux e 162 lux embaixo das luminárias H1 05, H1 07, H1 08, H1 09, H1 10, H1 13, H1 14, H1 15, H1 16, H1 19, H1 20, H1 21, H1 22. Entre as luminárias: foram verificadas as iluminâncias de 37 lux, 58 lux, 68 lux, 86 lux, 91 lux, 53 lux e 60 lux entre as luminárias H1 07 e H1 08, H1 08 e H1 09, H1 09 e H1 10, H1 13 e H1 14, H1 14 e H1 15, H1 15 e H1 16, H1 19 e H1 20, H1 20 e H1 21, H1 21 e H Projeto luminotécnico utilizando lâmpadas LED Parâmetro Símbolo e/ou fórmula Tipo de lâmpada _ LED - Tubular I 18W Tipo de luminária TBS020 RA 32W Fluxo luminoso da lâmpada fi 1943 lm Lâmpadas por luminária z 1 Fator de Utilização Fu 0,62 Quantidade de lâmpadas n= (E_m*A*Fd)/(fi*Fu) 23 Quantidade de luminárias N=n/z 23 Iluminância alcançada E= (z*n_i*fi*fu)/(a*fd) 103 lux Análise da necessidade de incremento do número de pontos de luz para a implementação do projeto com lâmpadas LED. A atual instalação é insuficiente para a implementação do projeto de troca de lâmpadas fluorescentes por lâmpadas LED. Contudo, é possível aproveitar as 18 luminárias TBS020 32W com espaço para uma lâmpada, e outras cinco luminárias desse mesmo modelo devem ser inseridas na instalação conforme indica a tabela do projeto luminotécnico utilizando lâmpadas LED. A figura que ilustra a distribuição das luminárias para a implementação do projeto LED no corredor do Bloco H encontra-se no anexo A. 69

82 6 Salão Principal da Biblioteca Central O Salão principal da Biblioteca Central é um ambiente que possui aproximadamente 830 metros de área e 135 metros de perímetro. Ele é composto primordialmente por dois ambientes, o espaço em das mesas de estudo e atividades administrativas e o espaço das estantes. Uma vez que o nível de iluminação exigido pela NBR para os dois ambientes é diferente, optou-se por realizar um projeto para cada um desses dois espaços da Biblioteca. Os usuários dos dois ambientes foram caracterizados seguindo os critérios expostos na tabela 7: Características da Tarefa e do observador Peso Idade 1 Velocidade e precisão -1 Refletância do fundo da tarefa 0 Soma Salão da Biblioteca - ambiente com mesas de estudo e atividades administrativas Figura 40 - Foto do ambiente com mesas de estudos. 70

83 6.1.1 Características da Iluminação desejada Como a soma das características da tarefa e do observador foi zero, adota-se o valor da coluna do meio correspondente a Sala de Leitura na tabela 9. Parâmetro Símbolo unidade Medida Iluminância Planejada E_m lx 500 Tonalidade ou temperatura de cor branca fria Indíce de Reprodução de cores IRC > 0, Descrição do recinto. Parâmetro símbolo e/ou fórmula unidade Medida Comprimento c m 50,47 Largura l m 6,62 Área A=c*l m² 334,11 altura do plano de trabalho h_pl.tr. m 0,8 altura do pendente da luminária h_pend m 0 Pé-direito H m 4,23 Pé-direito útil h=h-h_pend-h_pl.tr. m 3,43 Índice do Recinto K=c*l/[h*(c+l)] _ 1,70 Fator de depreciação Fd _ 1,05 Coeficiente de reflexão/teto rho1 _ 70% Coeficiente de reflexão/parede rho2 _ 0% Coeficiente de reflexão/piso rho3 _ 70% Instalações Atuais. Parâmetro Símbolo e/ou fórmula Tipo de lâmpada _ Fluorescente Tipo de luminária 1 TBS027 32W Tipo de luminária 2 TBS027 16W Fluxo luminoso da lâmpada de 32W fi 3400 lm Fluxo luminoso da lâmpada de 16W fi 1150 lm Lâmpadas por luminária tipo 1 z 2 Lâmpadas por luminária tipo 2 z 2 Quantidade de lâmpadas de 32W n Quantidade de lâmpadas de 16W n 2 4 Quantidade de luminárias tipo 1 N i 152 Quantidade de luminárias tipo 2 N i 2 71

84 6.1.4 Medição digital realizada através do aparelho Luxímetro Medição realizada entre às 14h30 e 15h40 do dia 14/01/2016. Embaixo das luminárias: foram verificadas as iluminâncias de 388 lux, 735 lux, 700 lux e 814 lux embaixo das luminárias BIB-239, BIB-294, BIB-338 e BIB Projeto luminotécnico utilizando lâmpadas LED. Parâmetro Símbolo e/ou fórmula Tipo de lâmpada _ LED16T81865AH T8 16W Tipo de luminária TBS027-RA 32W Fluxo luminoso da lâmpada fi 1600 lm Lâmpadas por luminária z 2 Fator de Utilização Fu 0,6 Quantidade de lâmpadas n= (E_m*A*Fd)/(fi*Fu) 184 Quantidade de luminárias N=n/z 92 Iluminância Alcançada E= (z*n_i*fi*fu)/(a*fd) 502 lux 6.2 Salão da Biblioteca - ambiente com estantes Figura 41 - Foto do ambiente com estantes. 72

85 6.2.1 Características da Iluminação desejada Parâmetro Símbolo unidade Medida Iluminância Planejada E_m lx 300 Tonalidade ou temperatura de cor branca fria Indíce de Reprodução de cores IRC > 0, Descrição do recinto. Parâmetro símbolo e/ou fórmula unidade Medida Comprimento c m 50,47 Largura l m 7,75 Área A=c*l m² 391,14 altura do plano de trabalho h_pl.tr. m 0,8 altura do pendente da luminária h_pend m 0 Pé-direito H m 4,23 Pé-direito útil h=h-h_pend-h_pl.tr. m 3,43 Índice do Recinto K=c*l/[h*(c+l)] _ 1,96 Fator de depreciação Fd _ 2,55 Coeficiente de reflexão/teto rho1 _ 70% Coeficiente de reflexão/parede rho2 _ 0,0% Coeficiente de reflexão/piso rho3 _ 40% Instalações Atuais. Parâmetro Símbolo e/ou fórmula Tipo de lâmpada _ Fluorescente Tipo de luminária 1 TBS027 32W Tipo de luminária 2 TBS027 16W Fluxo luminoso da lâmpada de 32W fi 3400 lm Fluxo luminoso da lâmpada de 16W fi 1150 lm Lâmpadas por luminária tipo 1 z 2 Lâmpadas por luminária tipo 2 z 2 Quantidade de lâmpadas de 32W n Quantidade de lâmpadas de 16W n 2 4 Quantidade de luminárias tipo 1 N i 152 Quantidade de luminárias tipo 2 N i 2 73

86 6.2.4 Medição digital realizada através do aparelho Luxímetro Medição realizada entre às 14h30 e 15h40 do dia 14/01/2016. Embaixo das luminárias: foram verificadas as iluminâncias de 356 lux, 215 lux, 287 lux e 251 lux embaixo das luminárias BIB-249, BIB-300, BIB-360 e BIB Projeto luminotécnico utilizando lâmpadas LED. Parâmetro Símbolo e/ou fórmula Tipo de lâmpada _ LED16T81865AH T8 16W Tipo de luminária TBS027-RA 32W Fluxo luminoso da lâmpada fi 1600 lm Lâmpadas por luminária z 2 Fator de Utilização Fu 0,6 Quantidade de lâmpadas n= (E_m*A*Fd)/(fi*Fu) 130 Quantidade de luminárias N=n/z 65 Iluminância Alcançada E= (z*n_i*fi*fu)/(a*fd) 502 lux 6.3 Análise da necessidade de incremento do número de pontos de luz para a implementação do projeto com lâmpadas de LED no salão da Biblioteca. Ao todo, nos dois ambientes do salão da Biblioteca, estão instaladas 152 luminárias TBS027-RA 32W. O projeto com lâmpadas LED computa a necessidade de 94 luminárias para o ambiente das mesas de estudo e 65 luminárias para o ambiente das estantes, perfazendo um total de 157 luminárias TBS027-RA 32W. Isto é, as 152 luminárias já instaladas no local podem ser aproveitadas, sendo necessário adquirir mais cinco luminárias. Entretanto, a distribuição das luminárias no teto atual não segue as recomendações de espaçamento. Devido ao fato do pé direito ser bastante grande, uma sugestão é realizar a troca das luminárias por luminárias pendentes, pois tais luminárias reduziram a distância dos pontos de luz ao plano de trabalho. 74

87 7 Automatização do sistema de iluminação em resposta à iluminação natural e sugestões para outros trabalhos. É possível observar pelas medidas de iluminação feitas na Biblioteca e mostradas na seção , os elevados níveis de iluminação. Tais níveis são consequência da combinação da iluminação artificial proveniente das lâmpadas instaladas e da iluminação natural que entra através dos vidros das enormes esquadrias de alumínio mostradas nas figuras 40 e 41. Devido ao movimento de rotação da terra, existe uma variação ao longo do dia do ângulo de incidência da luz solar sobre as construções. A figura 42 mostra as diferentes posições do Sol em relação ao Centro de Tecnologia durante o solstício de verão. Biblioteca Figura 42 - Durante o solstício de verão a maior incidência de luz natural ocorre na parte da manhã das 7h às 11h. Essa variação no ângulo de incidência da luz solar faz com que a Biblioteca receba diferentes valores de fluxo luminoso de acordo com o horário do dia e a época do ano conforme exemplificado nos esquemas das figuras 46 e 47. A partir dessa constatação pode-se chegar à conclusão de que, durante os períodos em que a Biblioteca é iluminada com os raios solares, uma menor quantidade de iluminação artificial é necessária. A implantação de um sistema de 75

88 controle da iluminação que atue regulando a quantidade de luz artificial pode gerar uma grande economia. Figura 43 - Representação do Salão da Biblioteca durante o solstício de verão na parte da manhã quando há uma grande incidência de luz solar. Figura 44 - Representação do Salão da Biblioteca durante o solstício de verão na parte da tarde. Os sistemas de controle da iluminação artificial em resposta à luz natural são sistemas que aumentam ou diminuem o fluxo luminoso fornecido pelas fontes artificiais conforme a disponibilidade de iluminação natural no ambiente. Trata-se de um sistema de iluminação inteligente, pois ele precisa fazer com que o nível de iluminância no ambiente seja constante e homogêneo em toda a superfície de trabalho, de forma a proporcionar as condições de conforto ambiental estipulado pela norma. A automatização dos sistemas de iluminação conta com o emprego de controladores programáveis e sensores. O controlador recebe o sinal do sensor e envia o comando que regula 76

89 o fluxo luminoso para o sistema de iluminação. Os sensores podem ser fotos sensores, temporizadores, sensores de presença, entre outros. O foto sensor ou sensor fotoelétrico é um componente eletrônico que transforma a energia proveniente da luz em uma variação de corrente ou resistência. As fotocélulas são sensores que convertem luz em energia elétrica. O LDR(do inglês Light Dependent Resistor), em português Resistor Dependente de Luz é um elemento passivo cuja resistência varia de acordo com a quantidade de luz incidente sobre ele. O LDR é construído a partir de material semicondutor com elevada resistência elétrica. Figura 45 - Sensor LDR Fonte: eletrodex.com.br A natureza ondulatória da luz visível permite que ela seja descrita por seu comprimento de onda e por sua frequência, conforme a equação 23: ηλ = c (23) Quando a frequência da luz que incidente sobre o material semicondutor do LDR é grande o bastante, os fótons que incidem sobre o semicondutor libertam elétrons para a banda condutora, melhorando a sua condutividade e, por conseguinte diminuindo a sua resistência. O uso de foto sensores é essencial para o bom funcionamento de um sistema de controle da iluminação artificial em resposta à luz natural. Uma sugestão para os trabalhos vindouros é o estudo para a implantação de um sistema de iluminação inteligente para a Biblioteca Central do CT. 77

90 8 Conclusão Este trabalho apresentou o levantamento das características físicas e da infraestrutura das instalações luminotécnicas atuais dos corredores do primeiro andar dos Blocos C, D, E, F, G e H e do Salão da Bilbioteca do CT. Foi possível observar visualmente que há uma distribuição ruim das luminárias criando regiões de sombreamento entre as luminárias. Por meio das medições realizadas com o aparelho luxímetro foi possível quantificar a diferença do fluxo luminoso entre as regiões mais iluminadas e as regiões sombreadas. Verificou-se que as regiões de sombreamento podem ser evitadas respeitando-se as indicações mostradas na metodologia de desenvolvimento de um projeto luminotécnico. Os parâmetros calculados para a instalação das lâmpadas LED mostrou que há a necessidade de mudar a configuração das luminárias atualmente instaladas em muitas das áreas estudadas e de adquirir novas luminárias. O estudo mostrou também que é possível aproveitar grande parte das luminárias existentes nas instalações, o que proporciona uma menor demanda de investimento para a efetivação do projeto, além de gerar menos resíduos a serem descartados. Para os trabalhos futuros fica a indicação do estudo da viabilidade da implantação de um sistema de iluminação inteligente para a Biblioteca Central do CT a fim de maximizar as economias em energia elétrica através do aproveitamento da luz natural. 78

91 9 Bibliografia [1] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR Iluminância de interiores. Rio de Janeiro: ABNT, p. [2] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR Iluminação: Terminologia. Rio de Janeiro: ABNT, p. [3] BIANCO, P LEDs for General Lighting: What They Offer and Their Design in Retrofit Lamps. Tutorial 4670: Copyright by Maxim Integrated Products, 5p. Disponível em: < - Acessado em 15/03/2016. [4] BOYLESTAD, R. L.; NASHELSKY, L. Dispositivos Eletrônicos e Teoria de Circuitos, 8. ed. Prentice Hall do Brasil, p. [5] COSTA, G. J. C. Iluminação Econômica: Cálculo e Avaliação. 3. ed. Rio Grande do Sul: EDPUCRS, p. [6] CREDER, H. Instalações Elétricas. 15ª ed. Rio de Janeiro: Livro Técnico Científico Editora S.A, p. [7] EPE Empresa de Pesquisa Energética. Balanço Energético Nacional 2015 ano base 2014: Relatório Síntese. Rio de Janeiro: EPE, p. Disponível em: < Web.pdf> - Acessado em 15/02/2016. [8] HALLIDAY, D. ; RESNICK, R.; WALKER, J. Fundamentos de Física. 8. ed. v. III. Rio de Janeiro: LTC, [9] HALLIDAY, D. ; RESNICK, R.; WALKER, J. Fundamentos de Física. 8. ed. v. IV. Rio de Janeiro: LTC, [10] IIDA, I. ERGONOMIA Projeto e Produção, São Paulo-SP: Editora Edgard Blucher, 1990, 465 p. [11] KHANNA, V. K. Fundamentals of solid-state lighting : LEDs, OLEDs, and their applications in illumination and displays. Florida: CRC Press Taylor & Francis Group, 2014, 563 p. [12] LEDDY, Catálogo de Produtos. Disponível em: < - Acessado em: 15/05/2015. [13] MOREIRA, V. A. Iluminação Elétrica. 1. ed. São Paulo-SP: Editora Edgard Blucher, 1999, 212p. [14] OSRAM. Manual Luminotécnico Prático. Disponível em: < Acessado em: 30/03/

92 [15] RIO DE JANEIRO (Estado) Decreto N.º , de 24 de outubro de Institui Fundo Verde de Desenvolvimeto e Energia para a Cidade Universitária da Universidade Federal do Rio de Janeiro, institui seu conselho e dá outras providências. Disponível em: < onrenderer.jspx?_afrloop= &datasource=ucmserver%23ddocname%3a &_afrWindowMode=0&_adf.ctrl-state=6fxwrnjtg_4> - Acessado em 08/02/2016. [16] TOLEDO, B. G. Integração de iluminação natural e artificial: métodos e guia prático para projeto luminotécnico f. Dissertação (Mestrado) Universidade de Brasília, Faculdade de Arquitetura e Urbanismo, Brasília [17] YOUNG, H. D.; FREEDMAN, R. A. Física III: Eletromagnetismo. 12. ed. São Paulo: Addison Wesley, p. [18] YOUNG, H.D., FREEDMAN, R.A., Física IV: Ótica e Física Moderna, 12. ed. São Paulo: Addison Wesley, p. 80

93 10 Anexo A Mapas das Luminárias para implementação do projeto LED Figura 46 - Mapa das Luminárias para implementação do projeto LED no Bloco C 81

94 Figura 47 - Mapa das Luminárias para implementação do projeto LED no Bloco D 82

95 Figura 48 - Mapa das Luminárias para implementação do projeto LED no Bloco E 83

96 Figura 49 - Mapa das Luminárias para implementação do projeto LED no Bloco F. 84