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Manual
Luminotécnico Prático
Desde o início da iluminação elétrica, há mais de cem anos, vêm sendo desenvolvidos sistemas cada vez mais aperfeiçoados de fontes de luz artificial, caracterizando-se principalmente por um aumento de sua durabilidade e eficiência.
A OSRAM tem acompanhado passo a passo essa evolução, sempre investindo em tecnologia e no preparo do mercado consumidor, fornecendo subsídios aos estudantes, engenheiros, arquitetos e profissionais na luminotécnica; um instrumento útil para o exercício de suas atividades, dentro dos requisitos atuais de eficiência e conservação de energia.
Aqui apresentamos uma orientação para a execução de um projeto luminotécnico:
1 - Conceitos Básicos de Luminotécnica 2 - Fundamentos do Projeto de Iluminação 3 - Cálculo Luminotécnico 4 - Exemplos de Aplicação 5 - Anexos
Conceitos Básicos de Luminotécnica
Fundamentos do Projeto de Iluminação
Exemplos de Aplicação
A N E X O S
- Grandezas
- Conceitos
- Características das Lâmpadas
- Fatores de Influência na Qualidade da Iluminação Nível de Iluminância Adequada Limitação de Ofuscamento Proporção Harmoniosa entre Luminâncias Efeitos Luz e Sombra Reprodução de Cores Tonalidade de Cor da Luz Ar-Condicionado e Acústica
- Eficiência do Recinto
- Eficiência da Luminária
- Fator de Utilização
- Cálculo da Iluminação Geral (Método das Eficiências)
- Adequação dos Resultados ao Projeto
- Cálculo de Controle
- Definição dos Pontos de Iluminação
- Cálculo de Iluminação Dirigida
- Dimensionamento do Grau de Abertura do Facho Luminoso
- Avaliação do Consumo Energético
- Avaliação de Custos Custos de Investimento Custos de Investimento
- Cálculo de Rentabilidade
- Exemplo 1 - Cálculo de Iluminação Geral (Método das Eficiências)
- Exemplo 2 - Cálculo de Iluminância (Método Ponto a Ponto)
- Exemplo 3 - Cálculo de Iluminação Dirigida (Fonte de Luz com Refletor)
- Exemplo 4 - Cálculo de Iluminação Dirigida (Abertura do Facho de Luz - Fonte de Luz com Refletor)
- Anexo 1 - Níveis de Iluminância Recomendáveis para Interiores
- Anexo 2 - Coeficiente de Reflexão de Alguns Materiais e Cores
- Anexo 3 - Temperatura de Cor (K) e Índice de Reprodução de Cores (IRC / %)
- Anexo 4 - Eficiência Aproximada de Luminárias
- Anexo 5 - Tabela de Eficiência do Recinto
- Anexo 6 - Acessórios para Lâmpadas
Fatores de Desempenho
Conteúdo
A
Conceitos
Se a fonte luminosa irradiasse a luz uniformemente em todas as direções, o Fluxo Luminoso se distribuiria na forma de uma esfera. Tal fato, porém, é quase impossível de acontecer, razão pela qual é necessário medir o valor dos lúmens emitidos em cada direção.
Essa direção é representada por vetores, cujo comprimento indica a Intensidade Luminosa. Portanto, é o Fluxo Luminoso irradiado na direção de um
OSRAM
Fig. 4: Intensidade Luminosa
Símbolo : I Unidade : cd (candela)
determinado ponto. (Figura 4) Se num plano transversal à lâmpada, todos os vetores que dela se originam tiverem suas extremidades ligadas por um traço, obtém-se a Curva de Distribuição Luminosa (CDL).
Em outras palavras, é a representação da Intensidade Luminosa em todos os ângulos em que ela é direcionada num plano. (Figura 5)
Para a uniformização dos valores das curvas, geralmente essas são referidas a 1000 lm.
Nesse caso, é necessário multiplicar-se o valor encontrado na CDL pelo Fluxo Luminoso da lâmpada em questão e dividir o resultado por 1000 lm.
A luz que uma lâmpada irradia, relacionada à superfície na qual incide, define uma nova grandeza luminotécnica, denominada de Iluminamento ou Iluminância. (Figura 6) Em outras palavras, a equação que expressa essa grandeza é:
Intensidade Luminosa (cd)
Expressa em candelas, é a intensidade do fluxo luminoso de uma fonte de luz com refletor ou de uma luminária, projetado em uma determinada direção. Uma candela é a intensidade luminosa de uma fonte pontual que emite um fluxo luminoso de um lúmen em um ângulo sólido de um esferoradiano.
Como Fluxo Luminoso não é distribuído uniformemente, a Iluminância não será a mesma em todos os pontos da área em questão. Considera-se por isso a Iluminância Média (Em). Existem normas especificando o valor mínimo de Em, para ambientes diferenciados pela atividade exercida. Alguns dos exemplos mais importantes estão relacionados no anexo 1.
Iluminância (E)
Expressa em lux (lx), indica o fluxo luminoso de uma fonte de luz que incide sobre uma superfície situada à uma certa distância desta fonte. É a relação entre intensidade luminosa e o quadrado da distância(l/d²). Na prática, é a quantidade de luz
dentro de um ambiente, e pode ser medida com o auxílio de um luxímetro. Para obter conforto visual, considerando a atividade que se realiza, são necessários certos níveis de iluminância médios. Os mesmos são recomendados por normas técnicas (ABNT - NBR 5523).
Curva de Distribuição Luminosa
A distribuição espacial da intensidade luminosa de uma lâmpada refletora ou de uma luminária é definida como a distribuição luminosa na superfície. É conhecida como curva de distribuição luminosa que é apresentada em coordenadas polares (cd/1000 lm) para
diferentes planos. São estas curvas que indicam se, a lâmpada ou luminária, têm uma distribuição de luz concentrada, difusa, simétrica, assimétrica etc. de luz com refletor ou de uma luminária, projetado em uma determinada direção. Uma candela é a intensidade luminosa de uma fonte pontual que emite um fluxo luminoso de um lúmen em um ângulo sólido de um esferoradiano.
175º 155º 135º 125º 115º 100º 95º 90º 85º 75º 65º
35º
45º 25º 0º5º15º
55º
2 3 4 5 6 7 8 9
10 11
2 3 4 5 6 7 8 9
10 11
7 6 5 4 3 2
80
80
40
40
120
120
C (^) 0-
C (^) 90-
Para 1000 lm A B
Curva de Distribuição de Intensidades Luminosas no plano transversal e longitudinal para uma lâmpada fluorescente isolada (A) ou associada a um refletor (B)
180º 160º 140º
120º
90º
60º
0º 20º 40º
cd
Fig. 5:
OSRAM
on
Luxmeter
Iluminância Símbolo : E Unidade : lux (lx)
Fig. 6:
Conceitos Básicos de Luminotécnica
ϕ E = A
Das grandezas mencionadas, nenhuma é visível, isto é, os raios de luz não são vistos, a menos que sejam refletidos em uma superfície e aí transmitam a sensação de claridade aos olhos. Essa sensação de claridade é chamada de Luminância. (Figura 7)
Em outras palavras, é a Intensidade Luminosa que emana de uma superfície, pela sua superfície aparente. (Figura 8)
A equação que permite sua determinação é:
onde L = Luminância, em cd/m² = Intensidade Luminosa, em cd A = área projetada, em m² = ângulo considerado, em graus
α
Como é difícil medir-se a Intensidade Luminosa ( ) que provém de um corpo não radiante (através de reflexão), pode-se recorrer a outra fórmula, a saber:
onde = Refletência ou Coeficiente de Reflexão E = Iluminância sobre essa superfície, em lx
Como os objetos refletem a luz diferentemente uns dos outros, fica explicado porque a mesma Iluminância pode dar origem a Luminâncias diferentes. Vale lembrar que o Coeficiente de Reflexão é a relação entre o Fluxo Luminoso refletido e o Fluxo Luminoso incidente em uma superfície. Esse coeficiente é geralmente dado em tabelas, cujos valores são função das cores e dos materiais utilizados (anexo 2).
ρ
Iluminância - Luz incidente não é visível
Luminância - Luz refletida é visível
Luminância Símbolo : L Unidade : cd / m² (candelas / m²)
Fig. 7:
Luminância (L)
Medida em cd/m , é a intensidade luminosa produzida ou refletida por uma superfície existente.
Representação da superfície aparente e ângulo considerado para cálculo da Luminância.
Superfície iluminada A
Superfície Aparente A. cos α
α
Fig. 8:
Conceitos Básicos de Luminotécnica
A • cosα
L =
ρ π
• E
L =
Uma vez definidas as grandezas utilizadas nos projetos, pode-se partir para o planejamento de um sistema de iluminação.
Um projeto luminotécnico pode ser resumido em:
- Escolha da lâmpada e da luminária mais adequada.
- Cálculo da quantidade de luminárias.
- Disposição das luminárias no recinto.
- Cálculo de viabilidade econômica.
O desenvolvimento de um projeto exige uma metodologia para se estabelecer uma sequência lógica de cálculos.
- Determinação dos objetivos da iluminação e dos efeitos que se pretende alcançar.
- Levantamento das dimensões físicas do local, lay-out, materiais utilizados e características da rede elétrica no local.
- Análise dos Fatores de Influência na Qualidade da Iluminação. 4) Cálculo da iluminação geral (Método das Eficiências).
- Adequação dos resultados ao projeto.
- Cálculo de controle.
- Definição dos pontos de iluminação.
- Cálculo de iluminação dirigida.
- Avaliação do consumo energético.
- Avaliação de custos.
- Cálculo de rentabilidade.
Supondo que os ítens 1 e 2 sejam de domínio do leitor, analisaremos neste capítulo as etapas subsequentes.
A metodologia recomendada propõe as seguintes etapas
Fatores de Influência
na Qualidade da
Iluminação
Nível de Iluminância Adequada
Quanto mais elevada a exigência visual da atividade, maior deverá ser o valor da Iluminância Média (Em) sobre o plano de trabalho. Deve-se consultar a norma NBR- 5413 para definir o valor de Em pretendido. Deve-se considerar também que, com o tempo de uso, se reduz o Fluxo Luminoso da lâmpada devido tanto ao desgaste, quanto ao acúmulo de poeira na luminária, resultando em uma diminuição da Iluminância. (Figura 14)
Por isso, quando do cálculo do número de luminárias, estabelece-se um Fator de Depreciação (Fd), o qual, elevando o número previsto de luminárias, evita que, com o desgaste, o nível de Iluminância atinja valores abaixo do mínimo recomendado.
Nesse Manual consideraremos uma depreciação de 20% para ambientes com boa manutenção (escritórios e afins), e de 40% para ambientes com manutenção crítica (galpões industriais, garagens, etc.), dando origem a Fatores de Depreciação, respectivamente, de Fd= 1,25 e Fd= 1,67.
Limitação de Ofuscamento
Duas formas de ofuscamento podem gerar incômodos:
- Ofuscamento direto, através de luz direcionada diretamente ao campo visual.
- Ofuscamento reflexivo, através da reflexão da luz no plano de trabalho, direcionando-a para o campo visual. Considerando que a Luminância da própria luminária é incômoda a partir de 200 cd/m², valores acima deste não devem ultrapassar o
ângulo indicado na figura 15. O posicionamento e a Curva de Distribuição Luminosa devem ser tais que evitem prejudicar as atividades do usuário da iluminação.
Fundamentos do Projeto de Iluminação
Compensação da depreciação no cálculo da Iluminância Média (Fator de Depreciação), para ambientes com boa manutenção 150
125
100
80
Iluminância %
Tempo
Margem para depreciação de FluxoLuminoso e acúmulo de sujeira
Fig. 14:
Ofuscamento Reflexivo
Ofuscamento Direto
45º
Fig. 15:
Fundamentos do Projeto de Iluminação
Proporção Harmoniosa entre Luminâncias
Efeitos Luz e Sombra
Reprodução de Cores
Acentuadas diferenças entre as Luminâncias de diferentes planos causam fadiga visual, devido ao excessivo trabalho de acomodação da vista, ao passar por variações bruscas de sensação de claridade. Para evitar esse desconforto, recomenda-se que as Luminâncias de piso, parede e teto se harmonizem numa proporção de 1:2:3, e que, no caso de uma mesa de trabalho, a Luminância desta não seja inferior a 1/3 da do objeto observado, tais como livros, etc. (Figura 16)
Deve-se tomar cuidado no direcionamento do foco de uma luminária, para se evitar que essa crie sombras perturbadoras, lembrando, porém, que a total ausência de sombras leva à perda da identificação da textura e do formato dos objetos. Uma boa iluminação não significa luz distribuída por igual.
A cor de um objeto é determinada pela reflexão de parte do espectro de luz que incide sobre ele. Isso significa que uma boa Reprodução de Cores está diretamente ligada à qualidade da luz incidente, ou seja, à equilibrada distribuição das ondas constituintes do seu espectro. É importante notar que, assim como para Iluminância média, existem normas que regulamentam o uso de fontes de luz com determinados índices, dependendo da atividade a
ser desempenhada no local. (Figura 18)
Um dos requisitos para o conforto visual é a utilização da iluminação para dar ao ambiente o aspecto desejado. Sensações de aconchego ou estímulo podem ser provocadas quando se combinam a correta Tonalidade de Cor da fonte de luz ao nível de Iluminância pretendido. (Figura 17)
Estudos subjetivos afirmam que para Iluminâncias mais elevadas são requeridas lâmpadas de Temperatura de Cor mais elevada também.
Chegou-se a esta conclusão baseando-se na própria natureza, que ao reduzir a luminosidade (crepúsculo), reduz também sua Temperatura de Cor.
A ilusão de que a Tonalidade de Cor mais clara ilumina mais, leva ao equívoco de que com as "lâmpadas frias" precisa-se de menos luz.
O calor gerado pela iluminação não deve sobrecarregar a refrigeração artificial do ambiente.
Há um consenso que estabelece que um adulto irradia o calor equivalente a uma lâmpada incandescente de 100W.
Portanto, fontes de luz mais eficientes colaboram para bem-estar, além de se constituirem em menos carga térmica ao sistema
Tonalidade de Cor da Luz
Ar-Condicionado e Acústica
de condicionamento de ar.
O sistema de iluminação pode comprometer a acústica de um ambiente através da utilização de equipamentos auxiliares (reatores e
transformadores eletromagnéticos). Uma solução bastante eficiente, com ausência total de ruídos, é o emprego de sistemas eletrônicos nas instalações.
Proporção harmoniosa entre Luminâncias
2
3
3
1
10
Fig. 16:
Relação de conforto ambiental entre nível de Iluminância e Tonalidade de Cor da lâmpada
Conforto
Iluminância E (lx) Alta 750 lx
Média 300 lx
Baixa
2000 3000 4000 5000 6000 T (K) Branca morna
Branca neutra
Luz do dia
Temperatura de cor
Fig. 17:
Índice de Reprodução de Cores e exemplos de aplicação 100
80
60
40
Nível 1 Testes de cor - Floricultura -Escritórios - Residências - Lojas
Classificação Nível - Índice Ra Exemplos de aplicação
OSRAM - Linha de produtos Normas ABNT - 5413
Área de circulação - Escadas - Oficinas - Ginásios esportivos
Depósitos - Postos de gasolina - Pátio de montagem industrial
Vias de tráfego - Canteiro de obras - Estacionamentos
1a Ra 90 - 100 1b Ra 80 - 89 2a Ra 70 - 79 2b Ra 60 - 69
Ra 40 - 59
Ra 20 - 39
Nível 2
Nível 3
Nível 4
Excelente Muito bom Bom Razoável
Regular
Insufi- ciente
Fig. 18:
Fatores de Desempenho
Fig.12 - Parte da Tabela de Eficiência do Recinto - extraída do anexo 5
C (^) A
Medidas Luminária A B C 2x36W 75 260 1425 2x18W 75 260 815
B
Exemplo de curva zonal de uma luminária (catálogo Siemens)
0º 40º 80º 120º 160º
0
80
20
40
60
100 %
0º
100 cd
100 cd
200 cd
200 cd
300 cd
20º 30º 40º
50º
60º
70º
80º
90º
10º
Fig. 13A: Exemplo de curva de distribuição de luz de uma luminária (catálogo Siemens)
Fig.13C
Eficiência do Recinto
Eficiência da Luminária
Uma vez que se calculou o Índice do Recinto (K), procura-se identificar os valores da Refletância do teto, paredes e piso (respectivamente r1, r2, r3). Escolhe-se a indicação de Curva de Distribuição Luminosa que mais se assemelha à da luminária a ser utilizada no projeto. Na interseção da coluna de Refletâncias e linha de Índice do Recinto, encontram-se o valor da Eficiência do Recinto (hR). (Figura 12 - Anexo 5)
Certos catálogos (Figura
- fornecem a Curva de Distribuição Luminosa junto à Curva Zonal de uma luminária. A Curva Zonal nos indica o valor da
Eficiência da Luminaria, em porcentagem. (Figura 13A e Figura 13B)
Para se determinar o Fator de Utilização (Fu), deve-se multiplicar o valor da Eficiência do Recinto pelo valor da Eficiência da Luminária.
Muitas vezes, esse processo é evitado, se a tabela de Fator de utilização for também fornecida pelo catálogo. Esta tabela nada mais é que o valor da Eficiência do Recinto já multiplicado pela Eficiência da Luminária, encontrado pela interseção do Índice do Recinto (K) e das Refletâncias do teto, paredes e piso (nesta ordem). (Figura 13C)
Fator de Utilização
A 1.
0,8 0,5 0,3 0,8 0,5 0,3 0,5 0,3 0, 0,3 0,
0,8 0,5 0,8 0,5 0,
K
Parede Piso
Teto
Índice do Recinto
Luminária Refletâncias
0,5 0,
0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1,
0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1,
0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1,
0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1,
0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1,
0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1,
0, 0, 1 1, 1, 2 2, 3 4 5
0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1,
1 2 3
751 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
731 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
711 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
551 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
531 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
511 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
331 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
331 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
K 0, 0, 1, 1, 1, 2, 2, 3, 4, 5,
Exemplo de tabela de Fator de Utilização de luminária (Catálogo Siemens)
Fatores de Desempenho
Adequação dos Resultados ao Projeto
Cálculo de Controle
Definição dos Pontos de Iluminação
Se a quantidade de luminárias resultantes do cálculo não for compatível com sua distribuição desejada, recomenda-se sempre o acréscimo de luminárias e não a eliminação, para que não haja prejuízo do nível de Iluminância desejado.
Definida a quantidade de luminárias desejada, pode- se calcular exatamente a Iluminância Média alcançada.
Os pontos de iluminação devem preferencialmente ser distribuídos uniformemente no recinto, levando-se em conta o lay- out do mobiliário, o direcionamento da luz para a mesa de trabalho e o
próprio tamanho da luminária. Recomenda-se que a distância "a" ou "b" entre as luminárias seja o dobro da distância entre estas e as paredes laterais (vide Figura 20).
Se a distância "d" entre a fonte de luz e o objeto a ser iluminado for no mínimo 5 vezes maior do que as dimensões físicas da fonte de luz, pode-se calcular a Iluminância pelo Método de Iluminância Pontual, aplicando-se a fórmula:
onde: I = Intensidade Luminosa lançada verticalmente sobre o ponto considerado. (Figura 21)
Cálculo de Iluminação Dirigida
Esse método demonstra que a Iluminância (E) é inversamente proporcional ao quadrado da distância. Por exemplo, dobrando-se a distância entre a fonte de luz e o objeto, reduz-se a distância entre a fonte de luz e o objeto, reduz-se a distância entre a fonte de luz e o objeto, reduz-se a Iluminância sobre o objeto a um quarto de seu valor anterior. Se a incidência da luz não for perpendicular ao plano do objeto, a fórmula passa a ser:
como
tem-se:
Cálculo da Iluminação
Geral (Método das
Eficiências)
Seqüência de cálculo:
1 - Escolha da lâmpada adequada
2 - Escolha da luminária adequada
3 - Cálculo da quantidade de luminárias:
Para o cálculo da quantidade de luminárias, usa-se o seguinte método, necessário para se chegar à Iluminância Média (Em) exigida por norma.
Recomendação quanto às distâncias entre luminárias e paredes laterais a 2
a a a a 2
b 2
b 2
b
Fig. 20:
d
E
I
Fig.21:
h (^) Iα
α
E
d
Fig.22:
Assim a Iluminância (E) em um ponto é o somatório de todas as Iluminâncias incidentes sobre esse ponto oriundas de diferentes pontos de luz, ou seja:
h
Iα α
I 1
E
Fig.23:
I
d^2
E =
I • cos d
α α E = 2
h cos α
d =
I • cos h
α 3 α E = 2
( )
I
h
E = (^12) + Σ I^ • cos h
α 3 α 2
Iluminância média(vide ABNT 5413) Área do recinto(em m²)
Fator de DepreciaçãoBoa Manutenção : 1,25Manutenção crítica: 1,
Fluxo Luminosoda lâmpada (conformeCatálogos OSRAM)
Eficiência daLuminária (valores de 0 a 1,dado dos fabricantes de luminárias)
Fator de Utilização Fu = η L • η R
n =
E m• A • Fd
ϕ • η L • η R
Quantidadede lâmpadas necessárias
Eficiência doRecinto (vide tabelasanexo 5)
Fatores de Desempenho
Avaliação de Custos
Custos de Investimento:
Custos Operacionais:
Um projeto luminotécnico somente é considerado completo quando se atentar para o cálculo de custos, quais sejam:
É o somatório dos custos de aquisição de todos os equipamentos que compõem o sistema de iluminação, tais como lâmpadas, luminárias,. reatores, transformadores, ignitores e a fiação, acrescidos dos custos de mão de obra dos profissionais envolvidos, desde a elaboração do projeto à instalação final. (Figura 27)
É o somatório de todos os custos apresentados após a completa instalação do sistema de iluminação, concentrados nos custos de manutenção das condições luminotécnicas do projeto e os custos de energia consumida. (Figura
O custo mensal de manutenção das lâmpadas engloba o custo de aquisição de novas unidades e o custo da mão de obra necessária a executar a manutenção. Esse custo resulta da soma das horas mensais de utilização das lâmpadas dividida pela sua vida útil. O quociente que assim se obtém, informa o número de lâmpadas que serão respostas, e seu valor deve ser multiplicado pelo preço da lâmpada nova. Já o custo da mão de obra para realizar essa reposição é dado em função da remuneração por hora de trabalho do respectivo profissional. O tempo de reposição por
lâmpada deve ser multiplicado pelo número de lâmpadas repostas por mês. Esse custo é bastante significativo em instalações de difícil acesso, como iluminação pública, quadras de esporte, etc. O fator decisivo no custo operacional é o custo de energia elétrica, que corresponde à Potência Total Instalada (Pt ), multiplicada pelas horas de uso mensal e pelo preço do kWh. Ao se optar por um sistema mais eficiente, este custo sofre substancial redução.
A análise comparativa de dois sistemas luminotécnicos, para se estabelecer qual deles é o mais rentável, leva em consideração tanto os custos de investimento quanto operacionais. Geralmente o uso de lâmpadas de melhor Eficiência Energética leva a um investimento maior, mas proporciona economia nos custos operacionais. Decorre daí a amortização dos custos, ou seja, há o retorno do investimento dentro de um dado período. O tempo de retorno é calculado pelo quociente da diferença no investimento pela diferença na manutenção. Feitos os cálculos, os valores podem ser alocados em gráficos, como por exemplo o da figura 29, onde visualiza-se a evolução das despesas no tempo. O ponto de interseção das linhas indica o instante de equalização destes custos.
Cálculo de Rentabilidade
≈ 75% menos despesas mensais com manutenção
Sistema incandescente 60 W
Sistema DULUX 9W
®
Gasto em: Consumo de energia Reposição de lâmpadas Mão-de-obra
Fig. 27: Comparação entre custos operacionais
≈ 50% mais investimento inicial
Sistema incandescente 60 W
Sistema DULUX 9W
®
Gasto em: Lâmpadas
Luminárias e acessórios
Instalação
Fig. 28 Comparação entre custos de investimento
Ilustração da evolução das despesas entre sistemas de iluminação incandescente e DULUX ®
0 1000 2000
Custos
3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 Gasto total Sistema DULUX HORAS (investimento inicial + consumo de energia)
®
Economia em consumo de energia (sistema de iluminação) Adicional de consumo do ar condicionado (economia indireta)
Exemplos de Aplicação
Exemplo 1 - Cálculo de Iluminação Geral (Método das Eficiências):
Iluminação da sala de um escritório:
Dados Básicos Pré- Cálculo:
Empregando-se o Método das Eficiências para quantificar-se o número de luminárias ou calcular-se a Iluminância para um recinto qualquer, pode-se fazer uso da sequência de cálculo a seguir, apresentada em forma de planilha. Foi elaborado um cálculo, como exemplificação, que desenvolve passo a passo o processo, e deve ser consultado como guia, sempre que necessário. A planilha completa se encontra anexa, e servirá de formulário de resolução da maioria dos casos de iluminação interna que se apresentarem. Para tanto, recomenda-se que suas colunas sejam mantidas em branco e que ela sirva de modelo para cópias.
Vamos seguir o processo descrito no capítulo 3 (Fundamentos do Projeto de Iluminação)
- Escritório de contabilidade (Figura 30)
:
- Administrativas (leitura, datilografia, etc.)
- Operação de microcomputadores.
:
- Proporcionar boas condições de trabalho.
- Evitar reflexos no vídeo do terminal/conforto visual.
- Evitar alto consumo de energia.
Local
Atividades
Objetivos da iluminação
Dimensões físicas do recinto
Materiais de construção/equipamentos
Características do fornecimento de energia elétrica
Nível de Iluminância Adequado
- Comprimento: 10,00 m
- Largura: 7,50 m
- Pé-direito: 3,50 m
- Altura do plano de trabalho: 0,80 m
- Teto: Forro de gesso pintado/cor bege palha.
- Paredes: pintadas/cor bege palha; duas paredes com persiana/cor bege palha;
- Piso: carpete/cor caramelo.
- Mobiliário: mesas e armários de fórmica/cor bege palha; cadeiras forradas/cor caramelo.
- Ar-condicionado central com acionamento individualizado.
- Tensão estável na rede (220V)
- Custo de kWh: US$ 0,
- Acendimento individualizado (interruptor na entrada da sala)
- Pontos de energia próximo às mesas.
Consultando-se a norma NBR-5413 ou o resumo fornecido no anexo 1 deste Manual, estipula-se a Iluminância Média de escritórios em Em = 500 lx.
Fator de Depreciação (Fd): ambiente salubre, com boa manutenção (em caso de queima, troca imediata; limpeza das luminárias a cada 6 meses). Fd = 1, (corresponde a uma margem de depreciação de
Análise dos Fatores de Influência na Qualidade da Iluminação:
20% da Iluminância Média necessária).
Ofuscamento não deverá ocorrer, uma vez que superfícies dos móveis e objetos não são lisas ou espelhadas. O Ofuscamento Direto será evitado se forem empregadas luminárias, cujo ângulo de abertura de facho acima de 45º não apresentar Luminância acima de 200 cd/m².
Obs.: algumas luminárias para lâmpadas fluorescentes são já indicadas pelos seus fabricantes para sua utilização em áreas de terminais de vídeo ou microcomputadores.
Partindo-se do princípio de que a iluminação se distribuirá de uma forma homogênea pela sala, e que as janelas estarão recobertas por persianas, conclui-se que não haverá diferenças muito grandes entre as Luminâncias, já que os Coeficientes de Reflexão dos componentes da sala (Refletâncias) também não se
Limitação de Ofuscamento
Proporção Harmoniosa entre Luminâncias
diferenciam acentuadamente. A proporção entre as Luminâncias recomendada será provavelmente alcançada através da natural variação de Iluminâncias incidentes sobre as diferentes superfícies.
As luminárias deverão ser colocadas lateralmente às mesas de trabalho, para se evitar que haja reflexo ou sombra que prejudique as atividades.
Recomenda-se que as janelas localizadas diante dos terminais de vídeo sejam protegidas por persianas ou cortinas, para se evitar que a alta Luminância seja refletida e que o operador faça sombra sobre a tela.
Para o ambiente de um escritório, e Iluminância de 500 lx, recomenda-se que a Tonalidade de Cor da luz seja Branca Neutra (aproximadamente 4000 K). Na linha fluorescente OSRAM, o código para esta tonalidade é cor 21 (anexo 3).
Efeitos Luz e Sombra
Tonalidade de Cor da Luz
Fig. 30:
Exemplos de Aplicação
Lâmpadas e Luminárias Aqui são discriminados os dados das lâmpadas e a Eficiência do Recinto e da Luminária (ou diretamente o Fator de Utilização da luminária). Têm-se no final todos os componentes da fórmula para cálculo do número de lâmpada/luminárias.
Obs.: O Grupo da Luminária é determinado consultando-se a tabela de Eficiência do Recinto (anexo 5), localizando uma Curva de Distribuição Luminosa entre seus itens que seja semelhante à da luminária do projeto. Após a escolha do Grupo da Luminária, faz-se a consulta da sua tabela correspondente para a determinação da Eficiência do Recinto.
A Eficiência da Luminária quando não fornecida pelo fabricante pode ser levantada por dados aproximados contidos no anexo 4. Quando a luminária escolhida já fornece os dados de seu Fator de Utilização, os itens 18, 19 e 20 poderão ser poupados de preenchimento e pode-se seguir diretamente ao item 21, Fator de utilização (Fu). De posse de todos os dados necessários, pode- se calcular a quantidade de lâmpadas.
A quantidade de lâmpadas deve ser arredondada para o valor múltiplo mais próximo da quantidade de lâmpadas por luminária (neste caso, não haveria necessidade), de tal forma que a quantidade de luminárias (N) sempre seja um número inteiro.
Adequação dos Resultados ao Projeto
Definição dos Pontos de Iluminação Escolhe-se a disposição das luminárias levando-se em conta o lay-out do mobiliário, o direcionamento correto da luz para a mesa de trabalho e o próprio tamanho das luminárias.
Neste exemplo, sugere-se a disposição destas em três linhas contínuas lateralmente às mesas de trabalho, evitando o ofuscamento sobre a tela de computador. Para tanto, a quantidade de luminárias (N = 13) deverá ser elevada para N = 15, para que possa ser subdividida por três. A dimensão de 10,00 m comporta a linha contínua formada por 5 luminárias, cada uma de aproximadamente 1,20 m, não havendo perigo de não adaptação ao projeto. (Figura 31)
Uma vez de acordo com o resultado fornecido podemos nos certificar do valor exato da Iluminância
Cálculo de Controle
Média obtida, através dos itens 24 e 25.
Os itens 26, 27 e 28 da planilha podem ser calculados da seguinte maneira:
Avaliação do Consumo Energético
24 Quantidade de luminárias na Instalação N 25 Iluminância Alcançada
i unid lx
15 z · N · · Fu^579 A · Fd E = i^ ϕ Cálculo deControle
26 Potência Instalada 27 Densidade de Potência 28 Densidade de Potência Relativa D = D · 100 / Et
P = n · W * / 1000 D = P · 1000 / A
t i t
kW W / m² W / m² p/ 100 lx
1, 18, 3, Consumo daInstalação
14 Tipo de Lâmpada 15 Fluxo Luminoso de Cada Lâmpada 16 Lâmpadas por Luminária 17 Tipo de Luminária 18 Grupo da Luminária (tab. Efic. Recinto) 19 Eficiência da Luminária 20 Eficiência do Recinto 21 Fator de Utilização Fu =. 22 Quantidade de Lâmpadas
23 Quantidade de Luminárias N = n / z
η L ηR
lm unid
unid
unid
η η
L R
ϕ Z
Lumilux® 36/ 3350 2 SIEMENS 5LB
0, 26
13
E · A · Fd · Fu
m ϕ
Lâmpada e Luminárias n =
Obs.: 47 W = 36 W (lâmpada) + 11 W (reator)
Na rotina de cálculo do capítulo 2, os itens Cálculo de Custos e Cálculo de Rentabilidade são completamentares ao cálculo luminotécnico até aqui concluído, e podem ser desenvolvidos utilizando-se o guia orientativo "Cálculo de Rentabilidade" que segue anexo.
Cálculo de Custos e Rentabilidade
Fig.
P =t 30 • 47 1000
= 1,41 kW
D =r 18,8 • 100 579
= 3,25 W/m^2 p/100 Ix
D = 1,41 • 1000
= 18,8 W/m 2
Exemplos de Aplicação
Exemplo 2 - Cálculo de Iluminância (Método Ponto a Ponto):
Exemplo orientativo para leitura das curvas de distribuição luminosa (CDL), cálculo da intensidade luminosa nos diferentes pontos e a respectiva iluminância. (Figura34) Consultando-se a luminária, cuja CDL está representada na página 9 e supondo-se que esta luminária esteja equipada com 2 lâmpadas fluorescentes LUMILUX 36W/21 (Figura33), qual será a Iluminância incidida num ponto a 30º de inclinação do eixo longitudinal da luminária, que se encontra a uma altura de 2,00 m do plano do ponto? (Figura32)
LUMILUX 36W/
j = 3350 lm
Luminária para 2x LUMILUX 36W/ n = 2
Na CDL, lê-se que:
I30º = 340 cd
Como este valor se refere a 1000 lm, tem-se que:
Seguindo-se a fórmula:
E = 370 lx
E
2m
I
30º
Fig. 32:
LUMILUX 36W/ = 3350 lm
®
ϕ
Fig. 33:
0º
100 cd
100 cd
200 cd
200 cd
300 cd
20º 30º
40º
50º
60º
70º
80º
90º
10º
Fig. 34:
I 3 0=^340
= 2278 cd
o
E = I
h
α 2 • cos
(^3) α
E = I
h
3 0 2 • cos 30
3 O
E =^2278
Anexos
A
Descrição da Atividade
Obs.: os valores são fornecidos para observadores com idade entre 40 e 55 anos, praticando tarefas que demandam velocidade e precisão médias
Anexo 2 - Coeficiente de Reflexão de Alguns Materiais e Cores
Anexos
- Exemplificação da Norma NBR- Anexo 1 - Níveis de Iluminância Recomendáveis para Interiores
- Depósito Em(lx)
- Circulação/corredor/escadas
- Garagem
- Residências (cômodos gerais)
- Sala de leitura (biblioteca)
- Sala de aula (escola)
- Sala de espera (foyer)
- Escritórios
- Sala de desenhos (arquit. e eng.)
- Editoras (impressoras)
- Lojas (vitrines)
- Lojas (sala de vendas)
- Padarias (sala de preparação)
- Lavanderias
- Restaurantes (geral)
- Laboratórios
- Museus (geral)
- Indústria/montagem (ativ. visual de precisão média)
- Indústria/inspeção (ativ. de controle de qualidade)
- Indústria (geral)
- Indústria/soldagem (ativ. de muita precisão)
- Rocha Materiais %
- Tijolos 5..
- Cimento 15..
- Madeira clara
- Esmalte branco 65..
- Vidro transparente 6..
- Madeira aglomerada 50..
- Azulejos brancos 60..
- Madeira escura 15..
- Gesso
- Branco 70.. Cores %
- Creme claro 70..
- Amarelo claro 55..
- Rosa 45..
- Verde claro 45..
- Azul celeste 40..
- Cinza claro 40..
- Bege 25..
- Amarelo escuro 25..
- Marron claro 25..
- Verde oliva 25..
- Laranja 20..
- Vermelho 20..
- Cinza médio 20..
- Verde escuro 10..
- Azul escuro 10..
- Vermelho escuro 10..
- Cinza escuro 10..
- Azul marinho 5..
- Preto 5..
