Aula: Projeto Luminotécnico

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1 Fonte: IGS, 2011 Aula: Projeto Luminotécnico

2 Conteúdo programático Aula de hoje: Definição de Luminotécnica Grandezas e Conceitos Tipos de Iluminação Critérios de Desempenho do Principais Variáveis do Roteiro de Cálculo para

3 Fonte: IGS, 2011 Definição de Luminotécnica

4 Fonte: Philips, 2010 Definição Luminotécnica É o estudo minucioso das técnicas das fontes de iluminação artificial, através da energia elétrica. Portanto, toda vez que se pensa em fazer um estudo das lâmpadas de um determinado ambiente, está se pensando em fazer um estudo Luminotécnico. Lâmpada (Fonte de luz artificial) Luminária

5 Fonte: IGS, 2011 Grandezas e Conceitos

6 Fonte: FREITAS, 2004 Grandezas e Conceitos Fluxo Luminoso Símbolo: φ Unidade: lúmen (lm) É a potência de energia luminosa total emitida por uma fonte de luz em todas as direções do espaço. As lâmpadas conforme seu tipo e potência apresentam fluxos luminosos diversos: lâmpada incandescente de 100 W: lm; lâmpada fluorescente de 40 W: a lm;

7 Fonte: FREITAS, 2004 Grandezas e Conceitos Intensidade Luminosa Símbolo: I Unidade: candela (cd) E a potência da radiação luminosa em uma dada direção. Como a maioria das lâmpadas não apresenta uma distribuição uniformemente em todas as direções é comum o uso das curvas de distribuição luminosa, chamadas CDL s.

8 Fonte: FREITAS, 2004 Grandezas e Conceitos Iluminância (Iluminamento) Símbolo: E Unidade: lux (lx) É a relação entre o fluxo luminoso incidente numa superfície e a superfície sobre a qual este incide; ou seja é a densidade de fluxo luminoso na superfície sobre a qual este incide.

9 Fonte: FREITAS, 2004 Grandezas e Conceitos Luminância Símbolo: L Unidade: cd/m² Das grandezas mencionadas, até então, nenhuma é visível, isto é, os raios de luz não são vistos, a menos que sejam reflet idos em uma superfície e aí transmitam a sensação de claridade aos olhos. Essa sensação de claridade é chamada de Luminância. Luminância liga-se com contrastes.

10 Fonte: FREITAS, 2004 Grandezas e Conceitos Curva de Distribuição Luminosa Símbolo: CDL Unidade: candela (cd) É a representação da Intensidade Luminosa em todos os ângulos em que ela é direcionada num plano. A curva CDL geralmente é encontrada nos catálogos dos fabricantes de lâmpadas e iluminarias.

11 Fonte: IGS, 2011 Tipos de Iluminação

12 Fonte: IGS, 2011 Tipos de Iluminação Luz para ver Iluminação para trabalhar Configurada de acordo com o tipo de atividade Relação com a área de trabalho Segue as exigências das normas e demais recomendações Luz para contemplar Percepção do espaço Orientação Comunicação

13 Fonte: IGS, 2011 Tipos de Iluminação Iluminação geral Iluminação direcionada para área de trabalho Iluminação individual

14 Fonte: IGS, 2011 Tipos de Iluminação Iluminação direta Iluminação indireta no teto Iluminação indireta na parede

15 Fonte: IGS, 2011 Tipos de Iluminação Destaque na área de trabalho Destaque na parede Destaque na área de trabalho e parede

16 Fonte: IGS, 2011 Tipos de Iluminação Iluminação para interpretação da arquitetura Como elemento arquitetônico Instalações cenográficas

17 Fonte: IGS, 2011 Critérios de Desempenho do Projeto Luminotécnico

18 Fonte: NBR ISO/CIE , 2013 Processo de substituição da NBR 5413:1992 e NBR 5382:1985 em 2013 pela NBR ISO/CIE :2013. Existem oito critérios atuais: 1. Nível de iluminância (lux)

19 Fonte: NBR ISO/CIE , 2013 Nível de Iluminância Espaços (áreas), tarefas e atividades Iluminância [lx] Áreas de circulação e corredores 100 Escadas, rampas e escadas rolantes 150 Áreas de vendas 300 Banheiros 500 Salas de aula 500 Sala de desenho 500 Sala de leitura 500 Escrita 500 Leitura 500 Desenho técnico 750

20 Fonte: NBR ISO/CIE , 2013 Processo de substituição da NBR 5413:1992 e NBR 5382:1985 em 2013 pela NBR ISO/CIE :2013. Critérios atuais: 1. Nível de iluminância (lux) 2. Distribuição adequada dos níveis de iluminância para área da tarefa e entorno imediato

21 Fonte: NBR ISO/CIE , 2013 Iluminância na área da tarefa e no entorno imediato Iluminância da área da atividade [lx] Iluminância da área adjacente [lx] E atividade DIN EN

22 Fonte: NBR ISO/CIE , 2013 Processo de substituição da NBR 5413:1992 e NBR 5382:1985 em 2013 pela NBR ISO/CIE :2013. Critérios atuais: 1. Nível de iluminância (lux) 2. Distribuição adequada dos níveis de iluminância para área da tarefa e entorno imediato 3. Ausência de ofuscamentos dentro do campo visual

23 Fonte: IGS, 2011 Ofuscamento Falso Ofuscamento devido ao excesso de área de janela desprotegida O ofuscamento gera uma redução na capacidade de visualização dos objetos e desconforto visual Correto Área de trabalho próxima a janela com monitor virado a 90 Correto Evitar ofuscamento com persianas, redirecionamento da luz na área superior

24 Fonte: IGS, 2011 Ofuscamento Ofuscamento direto ocorre pela visualização direta da fonte de luz, que pode ser uma lâmpada ou luminária, podendo ser neutralizado pela utilização de aletas ou difusores nas luminárias. Ofuscamento indireto, ocorrendo quando a reflexão da luz sobre o plano de trabalho atinge o campo visual, podendo ser causado pelo excesso de luz no ambiente ou pelo mal posicionamento das luminárias.

25 Fonte: NBR ISO/CIE , 2013 Ofuscamento Luminância da lâmpada [kcd/m²] Ângulo mínimo à < à < a

26 Fonte: NBR ISO/CIE , 2013 Processo de substituição da NBR 5413:1992 e NBR 5382:1985 em 2013 pela NBR ISO/CIE :2013. Critérios atuais: 1. Nível de iluminância (lux) 2. Distribuição adequada dos níveis de iluminância para área da tarefa e entorno imediato 3. Ausência de ofuscamentos dentro do campo visual 4. Direcionalidade da iluminação

27 Fonte: IGS, 2011 Direcionalidade da luz Correto Incorreto

28 Fonte: NBR ISO/CIE , 2013 Processo de substituição da NBR 5413:1992 e NBR 5382:1985 em 2013 pela NBR ISO/CIE :2013. Critérios atuais: 1. Nível de iluminância (lux) 2. Distribuição adequada dos níveis de iluminância para área da tarefa e entorno imediato 3. Ausência de ofuscamentos dentro do campo visual 4. Direcionalidade da iluminação 5. Adequada reprodução de cor (IRC)

29 Fonte: NBR ISO/CIE , 2013 Reprodução de cor O IRC é estabelecido em função da luz natural que tem reprodução fidedigna, ou seja, 100. No caso das lâmpadas, o IRC é estabelecido entre 0 e 100, comparando-se a sua propriedade de reprodução de cor à luz natural (do sol). Tipo de ambiente, tarefa ou R a atividade Industria pesada 20 Área de circulação e corredores 40 Sala de aula 80 Desenho técnico 80 Recepção 80 Controle de qualidade 90

30 Fonte: NBR ISO/CIE , 2013 Processo de substituição da NBR 5413:1992 e NBR 5382:1985 em 2013 pela NBR ISO/CIE :2013. Critérios atuais: 1. Nível de iluminância (lux) 2. Distribuição adequada dos níveis de iluminância para área da tarefa e entorno imediato 3. Ausência de ofuscamentos dentro do campo visual 4. Direcionalidade da iluminação 5. Adequada reprodução de cor (IRC) 6. Adequada temperatura de cor (K)

31 Fonte: IGS, 2011 Fonte: NBR ISO/CIE , 2013 Temperatura de cor Assim como um corpo metálico que, em seu aquecimento, passa desde o vermelho até o branco, quanto mais claro o branco (semelhante à luz diurna ao meio-dia), maior é a Temperatura de Cor (aproximadamente 6.500K). Aparência da Cor Temperatura de cor correlata Quente Abaixo de K Intermediária K a K Fria Acima de K

32 Fonte: NBR ISO/CIE , 2013 Processo de substituição da NBR 5413:1992 e NBR 5382:1985 em 2013 pela NBR ISO/CIE :2013. Critérios atuais: 1. Nível de iluminância (lux) 2. Distribuição adequada dos níveis de iluminância para área da tarefa e entorno imediato 3. Ausência de ofuscamentos dentro do campo visual 4. Direcionalidade da iluminação 5. Adequada reprodução de cor (IRC) 6. Adequada temperatura de cor (K) 7. Integração entre luz natural e artificial

33 Fonte: IGS, 2011 Integração entre luz natural e artificial Céu Aberto lx Sensor de Luz 1 % 500 lx Céu nublado lx Sensor de Luz 100 % 500 lx

34 Fonte: NBR ISO/CIE , 2013 Processo de substituição da NBR 5413:1992 e NBR 5382:1985 em 2013 pela NBR ISO/CIE :2013. Critérios atuais: 1. Nível de iluminância (lux) 2. Distribuição adequada dos níveis de iluminância para área da tarefa e entorno imediato 3. Ausência de ofuscamentos dentro do campo visual 4. Direcionalidade da iluminação 5. Adequada reprodução de cor (IRC) 6. Adequada temperatura de cor (K) 7. Integração entre luz natural e artificial 8. Eficiência Luminosa

35 Fonte: IGS, 2011 Demanda de energia [%] Eficiência Luminosa Iluminação direta Iluminação indireta 80 Teto (r) Parede (r) Piso (r) 0,8 0,7 0,3 0,7 0,5 0,2 0,3 0,3 0,1

36 Fonte: IGS, 2011 Eficiência Luminosa Luminárias antigas Luminárias com aletas Economia 75 % Reator eletrônico Dimmer linear

37 Fonte: IGS, 2011 Principais Variáveis do Projeto Luminotécnico

38 Fonte: IGS, 2011 Índice de Reflexão Teto r = 0,6-0,9 Parede r = 0,3-0,8 Área de trabalho r = 0,2-0,6 Piso r = 0,1-0,5

39 Fonte: IGS, 2011 Iluminância E [lx] Fator de Depreciação - Manutenção Valor novo Valor para manutenção Equipamento sem manutenção 3 anos 3 anos Ciclo de manutenção

40 Fonte: NBR ISO/CIE , 2013 Fator de Depreciação - Manutenção Classificação do ambiente Ciclo de manutenção h h h Limpo 0,95 0,91 0,88 Normal 0,91 0,85 0,80 Sujo 0,80 0,66 0,57

41 Fonte: IGS, 2011 Roteiro de Projeto Luminotécnico

42 Projeto de Iluminação Método dos Fluxos e o Método Ponto Método Ponto a Ponto Destina-se a projetar a iluminação de áreas externas, neste caso a contribuição da luz refletida pode ser desprezada sem erros significativos. Adicionalmente, o método pode ser utilizado como cálculo verificador de um projeto realizado pelo Método dos Lumens. Método dos Fluxos ou das Eficiências Destina-se principalmente a projetar a iluminação de recintos fechados, onde a luz refletida por paredes e teto contribui significativamente no iluminamento médio do plano de trabalho.

43 Método dos Fluxos Objetivo: determinar o número de luminárias necessárias para garantir um valor de iluminamento médio desejado ou requisitado por norma (8 passos). Passo 1: Determinar o iluminamento médio de acordo com a atividade; Passo 2: Estabelecer o tipo de lâmpada e de luminária; Passo 3: Determinar o Índice do Local (K); Passo 4: Determinar o Fator de Utilização (F u ) via tabela; Passo 5: Determinar o Fator de Depreciação (F d ) via tabela; Passo 6: Determinar o fluxo luminoso total φ (em lúmen) que as luminárias deverão produzir; Passo 7: Determinar o número necessário de luminárias N L ; Passo 8: Ajustar o número de luminárias para produzir um arranjo uniformemente distribuído.

44 Método dos Fluxos Passo 1: Determinar o iluminamento médio. O valor mais baixo das três iluminâncias: a) Refletâncias ou contrastes são bastante altos; b) A velocidade e/ou não são importantes; c) A tarefa é executada ocasionalmente. Valor intermediário para condições normais Fonte: Anexo I NBR 5413:1992 Iluminância de Interiores O valor mais alto das três iluminâncias: a) Refletâncias e contrastes bastante baixos; b) Alta produtividade ou precisão são de grande importância; c) A capacidade visual do observador estão abaixo da média.

45 Método dos Fluxos Passo 1: Determinar o iluminamento médio. Roteiro: 1. Analise as características e determine o peso (-1 ou 0 ou +1); 2. Some os três valores algebricamente considerando o sinal; 3. Se o valor total for igual a -2 ou -3, aplique a iluminância mais baixa; 4. Se o valor total for igual a -1 ou 0 ou +1, aplique a iluminância média; 5. Se o valor total for igual a +2 ou +3, aplique a iluminância mais alta.

46 Fonte: IGS, 2011 Método dos Fluxos Passo 2: Estabelecer o tipo de lâmpada e de luminária. A experiência do projetista é muito importante neste passo, pois um determinado conjunto lâmpada/luminária disponível comercialmente pode-se adaptar melhor a algumas aplicações e não a outras. Iluminação fluorescente convencional é bastante indicada para iluminação de escritórios, e iluminação incandescente é a opção preferencial para galerias de arte, devido a sua excelente reprodução de cores.

47 Fonte: IGS, 2011 Método dos Fluxos Passo 3: Determinar o Índice do Local (K). Iluminação Direta O índice do recinto é a relação entre as dimensões do local, dado por: K = C. L H m (C +L) H m Onde: C = comprimento do local (m) L = largura do local (m) H m = distância entre a luminária, no teto ou pendente, e o plano de trabalho (m)

48 Fonte: IGS, 2011 Método dos Fluxos Passo 3: Determinar o Índice do Local (K). Iluminação Indireta O índice do recinto é a relação entre as dimensões do local, dado por: K = 3. C. L 2. h (C +L) h Onde: C = comprimento do local (m) L = largura do local (m) h = distância entre o teto e o plano de trabalho (m)

49 Fonte: NBR ISO/CIE , 2013 Método dos Fluxos Passo 4: Determinar o Fator de Utilização (F u ) via tabela. De posse do índice do local (K), o Fator de Utilização (F u ) é facilmente obtido através de tabelas cujas outras variáveis de entrada são a fração de luz refletida por parede e teto Branco Claro Médio Escuro Teto 80% 70% 50% 30% Parede 50% 30% 10% Piso 30% 10%

50 Fonte: Philips, 2010 Método dos Fluxos Passo 4: Determinar o Fator de Utilização (F u ) via tabela. Determinar F u em função de K e os índices médios de reflexão do teto, parede e piso na tabela específica da luminária escolhida.

51 Fonte: NBR ISO/CIE , 2013 Método dos Fluxos Passo 5: Determinar Fator de Depreciação (F d ) via tabela. Este coeficiente, menor ou igual a 1, representa uma ponderação que leva em conta a perda de eficiência luminosa das luminárias devido à contaminação do ambiente. A tabela abaixo fornece os valores deste coeficiente em função do grau de contaminação do local e da frequência de manutenção (limpeza) das luminárias. Classificação do ambiente Ciclo de manutenção h h h Limpo 0,95 0,91 0,88 Normal 0,91 0,85 0,80 Sujo 0,80 0,66 0,57

52 Método dos Fluxos Passo 6: Determinar o fluxo luminoso total φ (em lúmen) que as luminárias deverão produzir. φ = E. S F u. F d Onde: E = Iluminamento médio (lux) estabelecido no passo 1; S = área do local (m²) F u = Estabelecido no passo 4 F d = Estabelecido no passo 5

53 Método dos Fluxos Passo 7: Determinar o número necessário de luminárias N L N L = φ φ L Onde: φ = fluxo luminoso total do local estabelecido no passo 6; φ L = fluxo luminoso total da luminária (lm) estabelecido no passo 2.

54 Fonte: FREITAS, 2004 Método dos Fluxos Passo 8: Ajustar o número de luminárias para produzir um arranjo uniformemente distribuído Ajusta-se o número de luminárias de forma a produzir um arranjo uniformemente distribuído (por exemplo, certo número de linhas cada uma com o mesmo número de colunas de tal forma que o número de luminárias resulte o mais próximo possível do valor determinado no passo 7.

55 Método dos Fluxos Exemplo de : Projetar o sistema de iluminação de um escritório com 18 m de comprimento, 9 m de largura e 3 m de altura (pé direito), com mesas de 0,8 metros de altura. O usuário padrão possui idade inferior a 40 anos, a velocidade não é importante e a refletância do fundo de tarefa é a superior a 70%. Utilizar as luminárias Philips TCS 029, com duas lâmpadas fluorescentes TLDRS 32 W, lm cada, Branca Comfort. O teto está pintado de verde (médio), as paredes estão de azul (escuro) e o piso na cor marrom (escuro). O local possui nível de limpeza considerado normal com período de manutenção mínimo de horas.

56 Método dos Fluxos Exemplo: Passo 1 - Determinar o iluminamento médio de acordo com a NBR 5413: Característica da tarefa: O usuário padrão possui idade inferior a 40 anos, a velocidade não é importante e a refletância do fundo de tarefa é a superior a 70%. Análise da tarefa: -2 ou -3: iluminância mais baixa; -1 ou 0 ou +1: iluminância média; +2 ou +3: iluminância mais alta.

57 Método dos Fluxos Exemplo: 1. Da tabela de iluminâncias recomendadas (NBR 5413 e NBR ISO/CIE 8995), adota-se E = 500 lux 2. Aparelho de iluminação - Luminária TCS Duas lâmpadas TLDRS 32/64 (2.500 lm) = 2 x = lm 3. Índice do Local (K) I = 18 m B = 9 m H m = 2,2 (luminária no teto e mesas a 0,8 m) 2,2 m 3,0 m Da expressão K = B. L = = 2,7 H m (B+L) 2,2 (18+9)

58 Fonte: NBR ISO/CIE , 2013 Método dos Fluxos Exemplo: Passo 4 - Determinar o Fator de Utilização (F u ) via tabela; Branco Claro Médio Escuro Índice K: K = 2,7 Teto 80% 70% 50% 30% Parede 50% 30% 10% Piso 30% 10% Índice de reflexão do local: O teto verde (médio), paredes azul (escuro) e o piso marrom (escuro). Teto = 50% Parede = 10% Piso = 10%

59 Fonte: Philips, 2010 Método dos Fluxos Exemplo: Passo 4 - Determinar o Fator de Utilização (F u ) via tabela; Índice de reflexão: Teto (50%), Parede (10%) e Piso (10%) Índice K: K = 2,7

60 Fonte: NBR ISO/CIE , 2013 Método dos Fluxos Exemplo: Passo 5 - Determinar Fator de Depreciação (F d ) via tabela. O local possui nível de limpeza considerado normal com período de manutenção mínimo de horas Classificação do ambiente Ciclo de manutenção h h h Limpo 0,95 0,91 0,88 Normal 0,91 0,85 0,80 Sujo 0,80 0,66 0,57

61 Método dos Fluxos Exemplo: Passo 6 - Determinar o fluxo luminoso total φ (em lúmen) que as luminárias deverão produzir no local. φ = E. S F u. F d Onde: E = 500 lux (estabelecido no passo 1) S = 162 m² (área do local) F u = 0,53 (estabelecido no passo 4) F d = 0,85 (estabelecido no passo 5) φ = E. S F u. Fd = 500. (18. 9) 0,53. 0,85 = lm

62 Método dos Fluxos Exemplo: Passo 7 - Determinar o número necessário de luminárias N L N L = φ φ L Onde: φ = (fluxo luminoso total do local estabelecido no passo 6) φ L = (fluxo luminoso total da luminária estabelecido no passo 2). N L = φ φ L = = 36 luminárias;

63 Fonte: FREITAS, 2004 Método dos Fluxos Exemplo: Passo 8 - Distribuição das 36 luminárias A/2 9 B/2

64 Fonte: UFU Exercícios Exercício 1: Determinar o número de lâmpadas e de luminárias para iluminar uma fábrica de 25 x 50 x 4 m, cujo nível de iluminamento necessário é de 750 lux (sem bancada de trabalho). O teto e as paredes são claras e o piso médio. O período previsto para manutenção do sistema de iluminação é de 2500 horas, ambiente normal. O afastamento máximo entre luminárias é 0,9 x pé direito. Mostre a disposição das luminárias no prédio.

65 Exercícios

66 Fonte: UFU Exercícios Exercício 2: Um prédio industrial de montagem de eletrônicos precisa ser iluminado, nele se fabricam equipamentos muito volumosos. A indústria está instalada num prédio com as seguintes características: - pé direito: 8 m; - largura do prédio: 21 m; - comprimento do prédio: 84 m; - bancada de trabalho: 0,65 m; - paredes cor média; - teto cor média e piso de escuro. No processo produtivo a indústria necessita de um nível de iluminamento de 600 lux, índice médio alto de IRC (50-70%). O período previsto para manutenção do sistema de iluminação é de 7500 horas, ambiente limpo. Determine o número de lâmpadas e de luminárias a serem instaladas neste prédio e represente a disposição das luminárias na planta baixa. O afastamento máximo entre luminárias é igual a 0,95 x pé direito iluminado, e a altura de montagem dos pendentes é de

67 Exercícios Luminária para 1 lâmpada

68 Exercícios Iluminação direta versus Indireta

69 Fonte: UFU Exercícios Exercício 3: Um escritório de engenharia precisa ser iluminado, entretanto o proprietário do escritório está incerto quanto ao uso de iluminação direta ou indireta. Calcule e mostre ao proprietário o custo mensal de eletricidade para as duas modalidades. O escritório apresenta as seguintes características: - pé direito: 3 m; - largura do prédio: 8 m; - comprimento do prédio: 8 m; - mesa de trabalho: 0,75 m; - Luminária direta e indireta com pendente de 0,5 m - Teto branco e parede clara; - Piso granito cinza médio. - nível mínimo de 750 lux - manutenção do sistema de iluminação é de 2500 horas

70 Exercícios

71 Referências Bibliográficas Bibliografia Básica: ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5413: Iluminação de Interiores. Rio de Janeiro, ABNT, p. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR ISO/CIE : Iluminação de ambientes de trabalho. Parte 1: Interior. Rio de Janeiro, ABNT, p. FREITAS, P. C. F. Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas. Apostila. Universidade Federal de Uberlândia, Curso de Engenharia Elétrica, Uberlândia, p. Bibliografia Complementar: BARTENBACH, C.; WITTING, W. Feldkomponenten des Sehens und ihre Bedeutung als Infprmationsquellen am Arbeitsplatz, in: Jahrbuch für Licht und Architektur Darmstadt: Verlag Das Beispiel, IGS. Vorlesungen. Braunschweig: Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig, IGS - Institut für Gebäude- und Solartechnik, Slides: color. Slides gerados a partir do software PowerPoint. LAMBERTS, R.; DUTRA, L.; PEREIRA, F. O. R. Eficiência Energética na Arquitetura. Rio de Janeiro: PW Editora, PHILIPS. Iluminação Noções Básicas de Iluminação. Informação de produto: Informação de Aplicação, São Paulo, 2010.