AVALIAÇÃO DO NÍVEL DE ILUMINAÇÃO EM SALAS DE AULA DO CAMPUS PELOTAS VISCONDE DA GRAÇA

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1 AVALIAÇÃO DO NÍVEL DE ILUMINAÇÃO EM SALAS DE AULA DO CAMPUS PELOTAS VISCONDE DA GRAÇA RITTER, Viviane Mülech¹; PEGLOW, Jaqueline da Silva²; CORRÊA, Celina Maria Britto³ ¹Mestranda do Programa de Pós-Graduação em Arquitetura e Urbanismo - PROGRAU, Faculdade de Arquitetura e Urbanismo, Universidade Federal de Pelotas - vivianeritter@yahoo.com.br; ²Mestranda do Programa de Pós-Graduação em Arquitetura e Urbanismo - PROGRAU, Faculdade de Arquitetura e Urbanismo, Universidade Federal de Pelotas - jaquelinepeglow@gmail.com; ³Dra. Professora do Programa de Pós-Graduação em Arquitetura e Urbanismo PROGRAU, Faculdade de Arquitetura e Urbanismo Universidade Federal de Pelotas - celinab.sul@terra.com.br RESUMO Este trabalho apresenta um estudo sobre o nível de iluminação e como consequência, o provável conforto lumínico, obtido em duas salas de aula do Campus Pelotas Visconde da Graça IFSUL, avaliadas em dias próximos ao solstício de verão, comparando-se duas tipologias utilizadas naquele ambiente escolar, uma característica da década de 20 e outra da década atual. O método utilizado na obtenção dos resultados partiu da escolha das salas de aula mais representativas de ambos os períodos, salas com proporções aproximadas e apresentando ambas, janelas em paredes opostas. Com base na NBR (ABNT,2004) definiu-se o número e a posição dos pontos de medição, e as avaliações foram realizadas com o auxílio de luxímetros. Através dos dados obtidos, constatou-se que a sala de aula da década atual apresenta melhor resultado no aproveitamento de luz natural em comparação com a sala da década de 20; porém, observou-se também a presença de problemas como o ofuscamento no quadro, propiciado pelo excesso de iluminação em alguns períodos e a necessidade da utilização de dispositivos de proteção nas janelas. Em ambas as salas o nível de iluminância (300 lux) recomendado pela NBR 5413 (ABNT,1992), para execução de tarefas foi atingido através da iluminação natural, salvo em 38,33% dos pontos avaliados, onde se fez necessária a

2 complementação do nível de iluminação requerido, através da iluminação artificial. Palavras-chave: Iluminação natural, iluminação em salas de aula, conforto lumínico. ABSTRACT This paper presents a study about illumination level and the probable luminous comfort obtained in two classrooms at Campus Pelotas Visconde da Graça IFSUL. The two classrooms were assessed close to summer solstice by comparing two types used in that school environment: one that is characteristic of the 20s and another of the current decade. The method used for obtaining the results was to choose classrooms which represented both periods, had similar proportions and also windows on opposite walls. Based on NBR (ABNT,2004), number and position of the measuring points were defined. Assessment was done through using lux meters. With the data obtained, it is possible to say that the current decade classroom presents better results regarding use of natural light when compared to the 20s classroom. However, problems such as blurring on the board due to excessive illumination and need for protection devices on the windows were observed. In both rooms, the minimum level of illuminance (300 lux) that is recommended by NBR 5413 (ABNT,1992) for performing tasks was obtained through use of natural light, except for 38,33% of the points assessed, in which complementing with artificial light was needed. Key words: daylighting, daylighting in classrooms, luminous comfort INTRODUÇÃO A luz é um importante mecanismo para o desenvolvimento de atividades diárias. Em uma sala de aula, a iluminação é parte integrante do processo de ensino e aprendizagem. Alunos e professores necessitam de boas condições de iluminação para realizarem os seus trabalhos com maior eficiência. Segundo Kowaltowski (2011), pesquisas em ambientes de ensino, revelaram que nas salas com grande contribuição de iluminação natural, os discentes 2

3 apresentaram maior produtividade. Considera-se ainda que quanto melhores as condições de iluminação em um ambiente de trabalho, melhores serão os resultados das tarefas a serem executadas e com a vantagem do menor esforço visual (RENNACKKAMP, 1964). Estudos realizados em 27 escolas da Rede Estadual de Ensino, construídas a partir de 1950, na cidade de São Paulo, demonstraram que mais de 55% destas instituições apresentaram a avaliação da contribuição da iluminação natural em ambientes de ensino, ótima e/ou satisfatória, e segundo seus autores, esta condição provavelmente foi favorecida pelo fato da envoltória estar pintada com cores clara ou medianamente clara (ORSNTEIN; NETO, 1992). Segundo a NBR 5413 (ABNT, 1992), o nível de iluminância para salas de aula deve estar compreendido entre 200 lux e 500 lux. Nos estudos de Bertolotti (2007), o autor cita entre outros, o manual da Lesna (2000) que recomenda a iluminação natural em escolas, mas não especifica os níveis mínimos de iluminação para aplicações específicas e tarefas visuais. Em ambientes de aprendizagem, cada tarefa exige um determinado nível de iluminância, e geralmente adota-se o nível necessário para a leitura de um texto escrito a lápis. Também apresenta informações sobre a refletância, onde recomenda que as paredes próximas às janelas devam apresentar alto nível de refletância a fim de evitar-se o contraste com as janelas, pois pode ocasionar ofuscamento, que pode ser evitado impedindo-se a incidência direta de radiação solar sobre as superfícies das tarefas a serem desenvolvidas, usandose como proteção, cortinas, por exemplo. Já os tetos devem ser preferencialmente da cor branca para refletir a luz para as superfícies horizontais. E os pisos precisam ser de material opaco com refletância próximo de 30%. Em estudo recente, Kowaltowski (2011) revelou os principais problemas em ambientes escolares com baixos níveis de iluminação. Observou que muitas salas apresentaram ofuscamento na lousa, em quase todos os horários; problemas de insolação e alto nível de claridade nas áreas da sala de aula que estão próximas às janelas. Também constatou que o ofuscamento do quadro, apresenta como melhor solução o uso de dispositivos de proteção externos às 3

4 janelas, como o plantio de árvores, toldos de material claro, ou ainda, brisesoleil móvel na parte externa de aberturas envidraçadas. O olhar atento às tipologias edificatórias e construtivas da instituição de Ensino Campus Pelotas Visconde da Graça IFSUL, localizada na cidade de Pelotas- RS, revelou a presença de edificações com características arquitetônicas de diferentes períodos, incentivando o estudo sobre a avaliação dos níveis de iluminância proporcionado por aberturas características de cada um dos momentos daquela arquitetura. Na verdade, a preocupação com a importância do aproveitamento da iluminação natural em ambientes de ensino foi o ponto de partida para este trabalho. OBJETIVO O objetivo deste trabalho é avaliar os níveis de iluminância em duas salas de aula do Campus Pelotas Visconde da Graça IFSUL, proporcionada por aberturas em diferentes tipologias de construção escolar. A primeira sala apresenta características das construções atuais, enquanto que a segunda, possui características construtivas usuais na década de 20. Aspira-se verificar o desempenho em termos de iluminação natural proporcionada pelas janelas ou elementos de passagem, de cada sala considerada. METODOLOGIA A metodologia adotada caracterizou-se como uma avaliação quantitativa com medições in loco, em data próxima do solstício de verão. Primeiramente procedeu-se a uma avaliação dos prédios educacionais do Campus Pelotas Visconde da Graça onde estão localizadas as salas de aula. Escolheu-se como representativos, dois prédios, definidos em função de sua data de construção. Uma edificação do ano de 2010, e outra com data de Em seguida, fez-se a seleção das salas de aula mais significativas para a avaliação. O prédio da década atual é denominado de Prédio da Indústria e outro, mais antigo, de Prédio 63 (figura 1). 4

5 Figura 1: Vistas externas do Prédio da Indústria (2010) e Prédio 63 (1923). O Prédio da Indústria apresenta quatro salas de aula, dois banheiros (feminino e masculino), pequenos depósitos para as salas de aula, um espaço que está sendo utilizado atualmente como inspetoria e uma circulação coberta (ver figura 2). Já o Prédio 63 possui quatro salas de aula e outros dois ambientes que compreendem o setor de Coordenação de Atendimento Estudantil (CAE) e a Coordenação de Orientação Estudantil (COE) (ver figura 3). Salas de aula Depósito Sala de aula avaliada Inspetoria Figura 2: Planta Baixa do Prédio da Indústria. Banheiros Circulação coberta Salas de aula Sala de aula avaliada CAE e COE Figura 3: Planta Baixa do Prédio 63. 5

6 A escolha da sala do Prédio da Indústria deu-se pela presença de janelas em paredes opostas, fato também evidenciado no prédio 63. Já para a seleção da construção mais antiga, levou-se em consideração a proximidade em proporções e dimensões das áreas internas. A tabela 1 apresenta as características físico-espaciais das salas de aula escolhidas para a análise, e a tabela 2, as características das janelas nessas salas. Tabela 1: Características físico-espaciais das salas analisadas Esquadrias Nº e local da Sala Dimensões/ Pé-direito (m) Área (m 2 ) Parede/Cor (Refletância) Piso/Cor (Refletância) Teto/Cor (Refletância) Tipo/ Material/ Cor (Refletância) Porta/ Madeira/ Sala 02 Prédio da Indústria 7,93 X 6,05/ 2,80 47,95 Alvenaria rebocada/ Areia (64,3%) Piso Cerâmico/ Branco (66%) Laje rebocada/ Areia (64,3%) Branco (88,9%) Janelas/ alumínio/ natural (85%) Alvenaria Sala 14 Prédio 63 9,34 x 6,19/ 4,00 57,81 rebocada / amarelo escuro (31,4%) do piso até 1,24m de altura e amarelo claro piso cimentado/ marrom avermelhado (30,4%) Forro madeira /marrom (21,9%) Porta/ Madeira / azul (26,7%) Janela/ ferro / marrom (29,2%) (70,7%) até o teto Tabela 2: Características físicas das janelas localizadas nas salas analisadas Local das janelas Dimensões (m) larg x alt /peitoril Nº de janela s Orientação solar Área neta de vidro (m 2 ) / Transmitância Relação área de janela/área do piso Sala 02 Prédio da Indústria J1 2,00 x 1,60/0,90 J2 2,50 x 0.80/1, Noroeste Sudeste 4,40 / 85% 3,12/ 85% 15% Sala 14 Prédio 63 9,34 x 6,19/ 4, Nordeste 2 Sudoeste 7,23 / 85% 13% 6

7 Figura 4: Janelas na sala 02 do Prédio da Indústria. A primeira (J1) orientada ao noroeste e a segunda (J2) ao sudeste. Figura 5: Modelo das janelas da sala 14 do Prédio 63, uma orientada ao nordeste e duas ao sudoeste. No dia 21 de dezembro de 2011 foram realizadas as medições na sala de aula escolhida no Prédio da Indústria e no dia seguinte, na sala 14 do Prédio 63. Foram utilizados luxímetros LUTRON LX 1108, instrumentos lotados no Laboratório de Conforto e Eficiência Energética da Faculdade de Arquitetura e Urbanismo da UFPel (LabCEE). De acordo com o cálculo definido pela NBR (ABNT,2004), em ambas as salas, internamente marcaram-se 25 pontos para a colocação dos aparelhos, conforme figuras 6 e 7. Em função da disponibilidade dos equipamentos, utilizaram-se quatro instrumentos simultaneamente, em ciclos onde um aparelho era posicionado externamente e três internamente, na altura do plano de trabalho (76 cm). Para as medições, de leitura instantânea, estabeleceu-se um intervalo de duas horas, iniciado às 8 horas e com término às 18 horas. Quatro pessoas trabalharam no levantamento de dados, tomando dados de três pontos internos e de um ponto de medição externo. Embora os dados medidos fossem fornecidos em lux, pelo equipamento, os resultados obtidos são aqui apresentados em FLD (Fator Luz 7

8 Diurna), ou seja, a relação entre a iluminação natural num determinado ponto num plano horizontal interno devido à luz recebida direta ou indiretamente da abóbada celeste com uma distribuição de luminâncias conhecida, e a iluminação simultânea num plano horizontal externo produzida pela abóbada celeste totalmente desobstruída, expressa como uma percentagem (NBR /ABNT,2004). Figura 6: Marcação dos pontos de medição na sala de aula do Prédio da Indústria. Figura 7: Marcação dos pontos de medição na sala de aula do Prédio 63. Além das medições, foram capturadas imagens do céu nos horários das medições: 8 horas, 10 horas, 12 horas, 14 horas, 16 horas e 18 horas. No dia 8

9 21, o céu estava claro, com poucas nuvens. No dia seguinte, estava encoberto, com raros períodos de sol (ver figuras 8 e 9). Figura 8: Condição do céu no dia da medição (21/12/2011) no Prédio da Indústria. Figura 9: Condição do céu no dia da medição (22/12/2011) no Prédio 63. RESULTADOS E DISCUSSÃO Os dados obtidos nas medições in loco, foram organizados em forma de diagramas e tabelas para facilitar a sua análise e compreensão, com o intuito de informar o percentual de contribuição de iluminação natural em cada ponto em relação ao ponto externo. Os dados obtidos nas medições na sala de aula do Prédio da Indústria podem ser observados nas figuras 10 e 11. Os dados relativos ao Prédio 63 podem ser verificados na figura 12 e 13. Figura 10: FLD às 8 e 10 h para a sala 02 do Prédio da Indústria (esquema gráfico sobre a planta baixa). 9

10 Figura 11: FLD às 12, 14, 16 e 18 h para a sala 02 do Prédio da Indústria (esquema gráfico sobre a planta baixa). Figura 12: FLD às 8 e 9 h para a sala 14 do Prédio 63 (esquema gráfico sobre a planta baixa). 10

11 Figura 13: FLD às 12, 14, 16 e 18 h para a sala 14 do Prédio 63 (esquema gráfico sobre a planta Durante baixa). a medição na sala 02 do Prédio da Indústria, a partir das 14 horas foi necessário fechar as persianas verticais, cor bege claro, devido à grande incidência de radiação solar, a fim de recriar uma situação real de uso neste ambiente, e para impedir que os luxímetros recebessem insolação direta. Desta forma, a percentagem de contribuição de iluminação natural apresentou considerável diminuição em relação aos períodos sem a proteção da persiana (ver tabela 3). Também verificou-se, na sala do Prédio da Indústria, que os maiores valores de FLD apareceram às 8 horas e às 10 horas, sendo que os pontos de maior contribuição P22, P23, P24 e P19, estavam localizados próximos das janelas de peitoril mais alto. Este resultado deveu-se a incidência solar nas primeiras horas da manhã na orientação solar das janelas, voltadas ao sudeste. Outra observação diz respeito aos pontos na região central da sala: P11, P12. P13, P14 e P15, que contrariando o prognóstico, não apresentaram valores 11

12 baixos, e sim médios, de iluminância. Acredita-se que este fato se deu devido à contribuição de iluminação natural proveniente da reflexão do piso de cor branca, do teto e paredes de cor areia. Na sala 14, do prédio 63, os pontos próximos da janela e mais próximos da parede voltada para a fachada sudoeste, apresentaram pouca contribuição de iluminação natural, possivelmente devido à altura do peitoril, neste caso, considerado alto, e a baixa refletância de teto, piso e paredes. Os pontos com pouca iluminância foram P1, P2, P3, P4, P5 e P21 (ver tabela 04). Já os pontos próximos à janela na fachada noroeste apresentaram um percentual alto de iluminação, principalmente pela manhã, quando o sol favorece esta situação. Da mesma forma, que ocorreu na sala 02 do Prédio da Indústria, observamos que os pontos centrais apresentaram uma contribuição média quando relacionados aos valores dos pontos próximos das janelas. Para as condições do experimento, é importante que seja salientado que a sala 14 do Prédio 63 apresenta o pé-direito alto, igual a 4,00m e teto em madeira de cor escura; piso cimentado escurecido pelo uso contínuo de cera vermelha, e paredes com tons de amarelo escuro na parte inferior e amarelo claro na parte superior à 1,24 m. Acredita-se que os valores inferiores no FLD desta sala se devem em grande parte, à baixa refletância geral dos materiais de acabamento e pelas características da construção. A NBR 5413 (ABNT,1992) recomenda um nível de iluminância de 300 lux para as salas de aula. Se considerarmos as iluminâncias por classes de tarefas visuais, a idade dos usuários inferior a 40 anos, a velocidade e precisão importante da tarefa e a refletância do fundo da tarefa de 30 a 70%, segundo essa mesma norma, a iluminação para áreas de trabalho para tarefas com requisitos visuais normais, deve apresentar nível de iluminância em torno dos 300 lux. Em ambas as salas avaliadas o nível de iluminância mínimo recomendado pela norma foi atingido através da iluminação natural, salvo em 38,33% dos pontos avaliados, onde se fez necessária a complementação do nível de iluminação requerido, através da iluminação artificial. Dados dos níveis de iluminância medidos em ambas as salas são apresentados nas tabelas 3 e 4. 12

13 Tabela 3: Iluminâncias em lux, medidas na sala 02 do Prédio da Indústria Pontos Horário Iluminâncias em lux, medidas na sala 02 do Prédio Indústria 8hs 10hs 12hs 14hs 16hs 18hs P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P Tabela 4: Iluminâncias em lux, medidas na sala 14 do Prédio 63 Pontos Horário Iluminâncias em lux, medidas na sala 14 do Prédio 63 8hs 10hs 12hs 14hs 16hs 18hs P01 64,9 87,1 141,5 136,6 52,1 85,8 P02 76,4 107,1 167,7 167,3 55,3 104,9 P03 82,3 90,6 116,5 121,2 46,3 69,9 P04 140,5 143,7 216,4 220,8 79,4 118,2 P05 150,3 178,9 260,6 271,8 103,7 148,5 P ,1 203,4 196,8 91,5 129,3 P07 182,7 148,4 248,2 244,3 97,5 156,6 P08 172,5 137,2 205,9 197,6 66,9 111 P09 143,7 115,6 159,3 154,2 56,4 103,3 P10 146,6 113, ,1 105,3 P11 150,3 92,9 133, ,9 51,3 P12 168,2 100,4 142,3 136,3 54,8 59 P13 195, ,9 182,7 67,7 71,3 P14 211,6 167,5 251,9 221,4 76,1 84,2 P15 252,3 156,6 230,1 200,6 80,9 924 P ,8 141,8 P ,4 P ,2 340,1 135,6 103,8 P19 203, ,8 78,7 73,2 P ,7 179,3 167,1 53,5 49,7 P21 175,7 57,3 57,3 71,8 25,37 26,51 P22 242,2 92, ,5 47,3 P , ,9 174,1 P P ,9 344,1 13

14 CONCLUSÃO Na comparação entre o desempenho lumínico das duas salas de aula avaliadas, conclui-se que, com base nos resultados apresentados, a sala 02 do Prédio da Indústria, representante da tipologia construtiva atual, apresenta maior nível de iluminação e maior eficiência com relação ao aproveitamento da luz natural. Entretanto, apresenta também, alguns problemas de ofuscamento, fator amenizado pelo uso de persianas, nos momentos críticos. Já se constatou, inclusive em trabalhos anteriores, a necessidade de dispositivos de proteção para redução do ofuscamento e ganhos térmicos provenientes das aberturas. Quanto maiores as aberturas, maior a contribuição de luz natural, entretanto, também maiores poderão ser os problemas de ofuscamento, ganhos e perdas térmicas. No presente estudo, não foi diferente. Na sala de aula localizada na construção mais antiga, verificou-se que o peitoril alto das janelas, talvez intencional para evitar a distração dos alunos na época da construção (década de 20), acabou por reduzir a contribuição de luz natural nos pontos próximos às paredes. A baixa refletância do local representada pelo teto, piso e paredes de cores escuras, sem dúvida, não favoreceram a boa distribuição de luz naquele ambiente escolar. Em ambas as salas estudadas o nível de iluminância (300 lux) recomendado pela NBR 5413 (ABNT,1992), para execução de tarefas foi atingido através da iluminação natural, salvo em 38,33% dos pontos avaliados, onde se fez necessária a complementação do nível de iluminação requerido, através da iluminação artificial. Em uma análise geral, percebe-se uma maior preocupação com as questões ambientais nos projetos da atualidade, visto que na medida em que se potencializa o uso da iluminação natural se reduz o consumo de energia contribuindo com a conservação dos recursos naturais e diminuindo-se também os gastos de dinheiro público, como no caso em questão, por tratar-se de edifício educacional público. O máximo aproveitamento da iluminação natural demonstra ser o melhor caminho a ser seguido para se alcançar o conforto visual do usuário, propiciado pela necessária e correta iluminância requerida para a acuidade visual no desenvolvimento das tarefas, que 14

15 consequentemente aumentam o bem estar e a produtividade dos espaços educacionais destinados à aprendizagem. REFERÊNCIAS ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5413: Iluminância de Interiores. Rio de Janeiro: NBR : Iluminação natural Parte 4: Verificação experimental das condições de iluminação interna de edificações Método de medição. Rio de Janeiro, BERTOLOTTI, D. Iluminação natural em projetos de escolas: uma proposta de metodologia para melhorar a qualidade da iluminação e conservar energia Dissertação (Mestrado), Universidade de São Paulo, São Paulo, IESNA ILUMINATING ENGINEERING SOCIETY OF NORTH AMERICA. IES Lighting Handbook, reference and application. 9. Ed. New York: IESNA, ORNSTEIN, Sheila; Neto, José. O desempenho dos edifícios da rede estadual de ensino. O caso da Grande São Paulo. Avaliação técnica: primeiros resultados. São Paulo: Faculdade de Arquitetura e Urbanismo da Universidade de São Paulo, KOWALTOWSKI, Doris. Arquitetura Escolar: o projeto do ambiente de ensino. São Paulo: Oficina de Textos, RENNHACKKAMP, W. M. H. School Lighting: technical report by the National Building Research Institute on an aspect of school building research. Pretoria, South African Council for Scientific and Industrial Research, p. 15