Curso Técnico em Informática Eletricidade Instrumental 2012.2 Prof. Msc. Jean Carlos
Eletricidade Instrumental Aula_19
Iluminação
Introdução A iluminação é um dos fatores de maior relevância no que tange ao consumo de energia elétrica. Chegando a ser responsável por aproximadamente 20% de toda energia consumida no país e por mais de 40% da energia consumida pelo setor de comércio e serviços.
Introdução Como a energia elétrica é a maior despesa da iluminação, a chave da redução dos custos de iluminação é diminuir a quantidade de eletricidade para determinado nível de iluminamento. Assim, o que se paga por energia elétrica para sistemas de iluminação está diretamente relacionado com a eficiência luminosa da lâmpada utilizada.
Introdução Reduzir o consumo não significa necessariamente diminuir a iluminação. É suficiente que se utilize equipamentos mais adequados e bem planejados, proporcionando conforto visual, despertando a atenção e estimulando a eficiência.
Grandezas em luminotécnica: Luz Fluxo luminoso (Φ) lúmen (lm) Eficiência luminosa (η) (lm/w) Intensidade luminosa (I) candela (cd) Iluminamento ou iluminância (E) lux (lx) Luminância (L) cd/m 2
Grandezas em luminotécnica (cont.) Reflexão, transmissão e absorção da luz Temperatura de cor Índice de Reprodução de Cor IRC Cores quentes: vermelho, amarelo Cor fria: azul
Cores Atributos subjetivos Matiz distingue um cor da outra Saturação ou pureza quão forte (próximo do padrão daquela cor, em %) Luminância subjetiva quão luminoso parece o corpo Cores primárias e compostas: padrões R,G,B outros: AM, VM, AZ
UNIDADES FOTOMÉTRICAS FLUXO ILUMINOSO OU POTÊNCIA LUMINOSA É a energia radiante que afeta o olho nu durante 1 segundo.
UNIDADES FOTOMÉTRICAS FLUXO ILUMINOSO OU POTÊNCIA LUMINOSA É uma das unidades fundamentais em engenharia de iluminação, dada como a quantidade total de luz emitida por uma fonte, em sua tensão nominal de funcionamento. Símbolo = L Unidade = Lumens Lúmen (φ) = 1/ 680 W
UNIDADES FOTOMÉTRICAS INTENSIDADE LUMINOSA É a quantidade de luz que uma fonte emite por unidade de ângulo sólido (lúmen / esfero radiano) projetado em uma determinada direção.
UNIDADES FOTOMÉTRICAS INTENSIDADE LUMINOSA O valor está diretamente ligado à direção desta fonte de luz. A intensidade luminosa é expressa em candelas (cd) e, em algumas situações, em candela /1000 lumens. Símbolo = I Unidade = Candela Candela (I) = φ/w
UNIDADES FOTOMÉTRICAS LUMINÂNCIA É a intensidade luminosa de uma fonte de luz produzida ou refletida por uma superfície iluminada. Esta relação é dada entre candelas e metro quadrado da área aparente (cd/m 2 ).
UNIDADES FOTOMÉTRICAS LUMINÂNCIA A luminância depende tanto do nível de iluminação ou iluminância, quanto das características de reflexão das superfícies. Símbolo = L Unidade = cd /m 2 Candela/m2 (L) = I/S x Cos α
UNIDADES FOTOMÉTRICAS ILUMINÂNCIA OU ILUMINAMENTO É o fluxo luminoso que incide sobre uma superfície situada a uma certa distância da fonte, ou seja, é a quantidade de luz que está chegando em um ponto. Esta relação é dada entre a intensidade luminosa e o quadrado da distância (l/d 2 ). A iluminância pode ser medida através de um luxímetro, porém, não pode ser vista. O que é visível são as diferenças na reflexão da luz. A iluminância é também conhecida como níveis de iluminação.
UNIDADES FOTOMÉTRICAS ILUMINÂNCIA OU ILUMINAMENTO Símbolo = E Unidade = lux (lx)
UNIDADES FOTOMÉTRICAS Iluminância x Luminância
UNIDADES FOTOMÉTRICAS NBR - 5413 Tipo de Atividade Trabalho não contínuao ou de transição, como: circulação, sanitário, dormitório, depósito, saguão, sala de espera, etc Trabalho simplificado com requisitos visuais limitados, como: sala decontrole, sala de aula, arquivo, indústria, etc. Tarefa realizada continuamente, com requisitos visuais normais, como:escritórios, bancos, bibliotecas, lojas, etc. Situações onde se exige visualização de detalhes, como em exposição em vitrine ou display, desenho, etc. E (min) E (méd) E (máx) 100 150 200 200 300 500 300 500 750 750 1000 1500
UNIDADES FOTOMÉTRICAS Norma de Iluminamento para hospitais Mínimo Médio Máximo sala dos médicos ou enfermeiras: - geral 100 150 200 - mesa de trabalho 300 500 750 quarto de preparação 150 200 300 arquivo 100 150 200 farmácia: - geral 150 150 300 - mesa de trabalho 300 500 750 trabalho com radioisótopos: - laboratório radioquímico 300 300 750 - salão de medidas 150 200 300 - mesa de trabalho 300 500 750
UNIDADES FOTOMÉTRICAS CURVA DE DISTRIBUIÇÃO LUMINOSA OU CURVA FOTOMÉTRICA É a representação da Intensidade Luminosa em todos os ângulos em que ela é direcionada num plano.
UNIDADES FOTOMÉTRICAS CURVA DE DISTRIBUIÇÃO LUMINOSA OU CURVA FOTOMÉTRICA A curva de distribuição luminosa é apresentada em coordenadas polares (cd/1000 lm) para diferentes planos. São estas curvas que indicam se a lâmpada ou luminária tem uma distribuição de luz concentrada, difusa, simétrica, assimétrica, etc.
UNIDADES FOTOMÉTRICAS CURVA DE DISTRIBUIÇÃO LUMINOSA OU CURVA FOTOMÉTRICA
UNIDADES FOTOMÉTRICAS CURVA DE DISTRIBUIÇÃO LUMINOSA OU CURVA FOTOMÉTRICA LCQ
UNIDADES FOTOMÉTRICAS CURVA DE DISTRIBUIÇÃO LUMINOSA OU CURVA FOTOMÉTRICA LSA
UNIDADES FOTOMÉTRICAS FATOR DE UTILIZAÇÃO É o fluxo luminoso emitido por uma lâmpada sobre influência do tipo de luminária e da conformação física do ambiente onde ele se propagará. Indica, portanto, a eficiência luminosa do conjunto lâmpada, luminária e ambiente.
UNIDADES FOTOMÉTRICAS ÍNDICE DO AMBIENTE (RCR) É a relação entre as dimensões do local, tanto para iluminação direta como indireta. REFLETÂNCIA: Relação entre o fluxo luminoso refletido e o fluxo luminoso incidente sobre uma superfície. É medida geralmente em porcentagem.
LEIS FUNDAMENTAIS DA LUMINOTÉCNICA LEI DO INVERSO DO QUADRADO DA DISTÂNCIA Para uma mesma fonte luminosa, o iluminamento em diversas superfícies situadas perpendicularmente a direção da radiação, é diretamente proporcional ao quadrado da distância que o separa da fonte. E = I 2 d
LEIS FUNDAMENTAIS DA LUMINOTÉCNICA LEI DO COSENO O iluminamento em um ponto qualquer de uma superfície é proporcional ao co-seno do ângulo de incidência dos raios luminosos no ponto considerado. E = I.cos 2 d α
LÂMPADAS ÍNDICE DE REPRODUÇÃO DE COR É o valor que representa a capacidade que tem as lâmpadas de apresentarem um espectro de luz que melhor determine a cor de certo corpo ou seja, um espectro que melhor se aproxime do espectro da luz solar.
LÂMPADAS ÍNDICE DE REPRODUÇÃO DE COR
LÂMPADAS TEMPERATURA DE COR É a temperatura na qual um corpo negro emite luz na cor idêntica a emitida pela lâmpada a ser comparada, indica a aparência de cor de luz, ou a sensação de Tonalidade de Cor de diversas lâmpadas. Símbolo = K Unidade = Kelvin
LÂMPADAS TEMPERATURA DE COR Quando dizemos que um sistema de iluminação apresenta luz quente não significa que a luz apresenta uma maior temperatura de cor, mas sim que a luz apresenta uma tonalidade mais amarelada.
LÂMPADAS INCANDESCENTES Operam através do aquecimento de um fio fino de tungstênio pela passagem de corrente elétrica. Apenas 10% de toda a energia consumida por essa lâmpada transforma-se em luz. O resto se transforma em calor, o que gera uma eficiência luminosa menor que 18 Im/W.
LÂMPADAS FLUORESCENTES São lâmpadas que utilizam descarga elétrica através de um gás. Consiste em um tubo cilíndrico de vidro revestido de material fluorescente (cristais de fósforo), contendo vapor de mercúrio a baixa pressão em seu interior e, portanto em suas extremidades eletrodos de tungstênio. Necessitam para seu funcionamento de um reator e um starter. São utilizadas na iluminação geral.
Lâmpadas incandescentes: Comuns Quartzo (halógenas) Especiais: Com bulbo temperado, infravermelhas, germicidas, espelhadas, refletoras, serviço pesado, formatos ornamentais, etc. Partes: bulbo, base, haste central com filamentos e eletrodos
Características da lâmpada incandescente Fator de potência unitário Efeito estroboscópico desprezível Curta corrente de partida Boa reprodução de cores Baixa eficiência lumionosa Facilidade de instalação
Teste da lâmpada incandescente VOM analógico: escala ohm x 1 ou x 10 VOM digital: escala 200Ω ou 2.000Ω Teste a frio: apenas dá ideia do estado Valor correspondente à potência: a quente Exemplo: R=302.5Ω a quente e 30Ω a frio para lâmpada de 40W
Lâmpadas de descargas Descarga em um gás produz radiação Fluorescente Compactas Mista Vapor de mercúrio Vapor de sódio Multivapores metálicos
Lâmpadas de descarga (cont.) Lâmpadas de xenônio (AP) Lâmpadas de neônio (BP) Características: Necessitam reator ou reator + ignitor (AT) Efeito estroboscópico Baixo F.P. Corrente de partida: 1,3 a 1,8 x In
Características das Lâmpadas de descarga (cont.) Gases: argônio, neônio, xenônio, hélio, criptônio, vapores mercúrio sódio, aditivos Eletrodos: tungstênio, níquel, nióbio, cobertos com bário ou estrôncio Catodo frio alta tensão de ignição Catodo quente com ou sem préaquecimento Baixa pressão (vidro) Alta pressão: segundo bulbo (quartzo)
Lâmpada fluorescente Tipos: suave de luxo, branca natural, branca fria, luz do dia, luz do dia real, branca de luxo, luz do dia especial Especiais: coloridas, HO, refletoras, catodo quente, catodo frio Ligações funcionamento Reatores: convencional, partida rápida, eletrônicos (simples ou duplos)
Lâmpada de Vapor de Mercúrio Regular eficiência luminosa Longa vida média Necesssita reator Baixo f.p. Acendimento: 4 min Reacendimento: 5 min Resistente a choques, vibração, intempéries
Lâmpada de VM Baixo a regular IRC (40) Cor azulada (luz fria) Pequenas extensões e manutenção onde já são usadas Manutenção fluxo: 80% Partes Funcionamento
Lâmpada Mista Baixa eficiência luminosa Vida média razoável Não necesssita reator F.p. intermediário Acendimento: 3 min Reacendimento: 3 a 5 min Razoável resistência a choques, vibração, intempéries
Lâmpada Mista Regular IRC (60) Cor intermediária Iluminação externa não pública Posição vertical ± 30º Partes Funcionamento
Lâmpada de Multivapores Metálicos (MVM) Boa eficiência luminosa Longa vida média Necesssita reator e ignitor Baixo f.p. Acendimento: 5 a 10 min Reacendimento: até 30 min Resistente a choques, vibração, intempéries
Lâmpada de MVM Excelente IRC (60 a 93%) Cor branca (natural) Shopings (internos), Estádios, monumentos (filmagens) Boa manutenção fluxo Partes Funcionamento
LÂMPADAS FLUORESCENTES COMPACTAS
LÂMPADAS VAPOR DE MERCÚRIO Com bulbo semelhante ao das incandescentes, operam como as fluorescentes, através da descarga elétrica numa mistura de vapor de mercúrio com pequena quantidade de argônio, atingindo altas pressões internas durante o funcionamento. São usadas na iluminação pública e na iluminação de pátios, estacionamentos, áreas livres, depósitos, onde a reprodução precisa de cores não é exigida. É recomendável o seu uso na área industrial.
LÂMPADAS MULTIVAPOR METÁLICO São lâmpadas de mercúrio a alta pressão em que a radiação é proporcionada por iodeto de ítrio, tálio e sódio adicionados ao mercúrio. Necessitam para seu funcionamento de um reator e um ignitor.
LÂMPADA EFICIÊNCIA LUMINOSA É a relação entre o fluxo luminoso emitido e a energia elétrica consumida (potência). É útil para averiguarmos se um determinado tipo de lâmpada é mais ou menos eficiente do que outro. Unidades = Lúmen por Watt (lm / W)
EFICIÊNCIA LUMINOSA LÂMPADA
VIDA ÚTIL LÂMPADA
LÂMPADAS POTÊNCIA FLUXO EFICIÊNCIA VIDA MÉDIA TIPO DE LÂMPADA (Watts) LUMINOSO LUMINOSA (horas) VANTAGENS DESVANTAGENS OBSERVAÇÃO (lumens) (lm/watts) Incand. 40 470 11,8 Comum 60 780 13,0 100 1.480 14,8 150 2.360 15,7 Incand. 36 410 12,8 1.000 Iluminação geral localizada interiores. Tamanho de Baixa eficiência luminosa e, por isto, custo de uso elevado; alta produção de calor, Ligação imediata sem necessidade de dispositivos auxiliares Econômica 54 710 14,6 67 950 15,8 90 1.320 16,4 1.000
LÂMPADAS TIPO DE LÂMPADA POTÊNCIA FLUXO EFICIÊNCIA VIDA MÉDIA (Watts) LUMINOSO LUMINOSA (horas) (lumens) 160 3.000 18,8 (lm/watts) Mista 6.000 Vapor Mercúrio 250 5.500 22,0 Boa vida média. VANTAGENS DESVANTAGENS OBSERVAÇÃO Substituem lâmpadas incandescentes normais Custo elevado; de elevada potência. Pequeno Volume. 500 13.500 27,0 80 3.500 43,8 Boa eficiência Necessita de luminosa, pequeno volume, longa demora 5 min para atingir 80% do fluxo luminoso 125 6.000 48,0 de 250 12.600 50,4 15.000 vida média. auxiliares Não necessita de dispositivos auxiliares, e é ligada somente em 220 Volts. dispositivos 400 22.000 55,0 (reator) e é ligada somente em 220 V.
LÂMPADAS TIPO DE LÂMPADA POTÊNCIA FLUXO EFICIÊNCIA VIDA MÉDIA (Watts) LUMINOSO LUMINOSA (horas) (lumens) (lm/watts) Flúores. 15 850 56,7 7.500 Ótima eficiência Custo elevado Comum 20 1.060 53,0 luminosa, longa de instalação. 30 2.000 69,2 vida útil, baixo 40 2.700 69,4 10.000 custo de funcionamento, Flúores. 60 3.850 64,2 10.000 Boa reprodução H.O. 85 5.900 69,4 de cores. Boa 110 8.300 75,5 vida média. Flúores. 16 1.020 63,7 7.500 Econômica 32 2.500 78,1 VANTAGENS DESVANTAGEN S OBSERVAÇÃO Necessita de dispositivos auxiliares (reator+starter ou somente reator de partida rápida). 5 250 50,0 5.000 Flúores. 7 400 57,1 Compacta 9 600 66,7 11 900 82,0 13 900 69,2
FIM