Instalações Elétricas Prediais - Profª. Drª. Mariângela de Carvalho Bovolato - Apostila Unesp Ilha Solteira, Notas de estudo de Engenharia Elétrica
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Instalações Elétricas Prediais - Profª. Drª. Mariângela de Carvalho Bovolato - Apostila Unesp Ilha Solteira, Notas de estudo de Engenharia Elétrica

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21.2 = Cor A cor da luz é determinada pelo comprimento de onda. A luz violeta é a de menor comprimento de onda visível do espectro. situada entre 380 a 450 nanômetros. A luz vermelha é a de maior comprimento de onda visível. que se situa entre 630 a 780 nanômetros. As demais cores se situam conforme o espectro da luz visível em função do comprimento de onda, 'sendo que o amarelo é a cor que dá a maior sensibilidade visual a 555 nanômetros. 2.1.3 — Fluxo (ou Potência) Radiante — (P) É a potência emitida. transferida ou recebida em forma de radiação, sendo medida em Watts. Radiação — chamamos de radiação a emissão ou transporte de energia sob a forma de ondas eletromagnéticas ou de partículas. 2.1.4 — Fluxo Luminoso (6) É uma grandeza derivada do Fluxo Radiante. É entendido como a quantidade total de luz (energia) emitida por segundo por uma fonte luminosa. É medido em lúmens (Im). * | Im corresponde à quantidade de luz produzida em 1 s por uma radiação eletromagnética com À = 555 nm e fluxo radiante de 1/680 W. - Lâmpada incandescente de 100 W produz 1470 Im - Lâmpada fluorescente de 32 W produz 2950 Im 2.1.5 — Eficácia Luminosa (de uma radiação) (1) É a razão entre o Fluxo Luminoso e o Fluxo Radiante correspondente. Para as lâmpadas cas a eficácia luminosa é dada pela razão entre o fluxo luminoso produzido e a potência elétrica consumida: m=0P Um W) » - Lâmpada incandescente de 100W — 1470Im - n=14,7 ImW - Lâmpada florescente de 32 W - 2950 Im - n=92.2 im/W 2.1.6 - Intensidade Luminosa (1) — de uma fonte luminosa Intensidade Luminosa de uma fonte luminosa numa dada direção é o limite da razão entre o Fluxo Luminoso no interior de um ângulo sólido, cujo eixo é a direção considerada, e esse ângulo sólido quando este tende para zero. [=lim dó ipê, di (3) resss AQ —0 A Intensidade Luminosa é medida em candelas (cd), sendo que 1 cd corresponde à intensidade luminosa de uma fonte esférica com emissão uniforme em todas as direções, que emite um fluxo total de 12,56 Im. 2.1.7 - Iluminância (E) — de uma superfície A Numinância, antes chamada Numinamento, é o limite da razão entre o Fluxo Luminoso recebido por uma superfície, em torno de um ponto considerado, e a área dessa superfície. o Só dê Raia, As“ ds (4) Em outras palavras, Iluminância é da densidade superficial de Fluxo Luminoso recebido por uma superfície. A Wuminância é medida em Lux (1x), sendo que 1 Ix é a iluminância de uma superfície de 1 m? sobre a qual incide um Fluxo Luminoso de 1 Im. A Iluminância de ambientes de trabalho é geralmente definida em termos de "Iluminância média no plano de trabalho (Em)”, sendo este um plano horizontal imaginário acima do piso, com uma altura variando de 0,75 a 1,0 m, cobrindo a área total. A Tuminância média é calculada por: dr É Em=E nd a Mm. o) br - Fluxo Luminoso total das lâmpadas (Im) S - Área do plano de trabalho (m?) mn - Fator de Utilização - a ser definido d - Fator de depreciação - a ser definido TABELA 2.1 - Hluminâncias recomendadas pela NBR 5413 E ATIVIDADE [| ILUMINÂNCIAS (lx) 'Mínimo para ambiente de trabalho | 150 | Tarefas visuais simples e variadas 250 - 500 Observações contínuas de detalhes médios e 500 - 1.000 'finos (trabalho normal) | | Tarefas visuais contínuas e precisas (trabalho| 1.000 - 2.000 | (fino - por exemio : desenho) | (Trabalho muito fino (iluminação local - aa Acima de 2.000 | exemplo : conserto de relógios) 2.1.8 - Reflexão, Transmissão e Absorção de Luz Quando se ilumina uma superfície de vidro, por exemplo, uma parte do fluxo luminoso que incide sobre a mesma se reflete, outra atravessa a superfície transmitindo-se ao outro lado, e uma terceira parte do fluxo luminoso é absorvida pela própria superfície, transformando-se em calor. Portanto, o fluxo luminoso incidente, divide-se em três partes, em dada proporção, que depende das características da substância sobre a qual incide. Temos, pois, três fatores a definir: Refletância, Transmitância e Fator de Absorção. 2.1.8.1 — Refletância - o Reiletância (fator de reflexão) (p) é a relação entre o fluxo luminoso refletido por uma superfície (d,) e o fluxo luminoso (9) incidente sobre ela: p=0/0 (6) O valor da refletância é normalmente dado em porcentagem. Essa refletância corresponde a um valor médio dentro de todo o espectro visível. 2.1.8.2 - Transmitância Transmitã ia (fator de transmissão) (7) é a relação entre o fluxo luminoso transmitido por uma superfície (4) e o fluxo luminoso que incide sobre a mesma. T=0/0 OM 2.1.8.3 - Fator de Absorção Fator ce absorção (ct) é a relação entre o fluxo luminoso absorvido por uma superfície (0.) e o fluxo luminoso que incide sobre a mesma. (3) 2.2- LUMINÁRIAS Uma Luminária é um aparelho que distribui, filtra ou converte a luz emitida por uma ou mais lâmpadas. Uma Luminária deve conter todos os dispositivos necessários para fixar e proteger essas lâmpadas. além de ligá-las ao circuito de alimentação. São considerados requisitos básicos de uma luminária: - proporcionar suporte e conexão elétrica para a(s) lâmpada(s); - controlar e distribuir o fluxo luminoso proveniente da(s) lâmpada(s); - manter a temperatura de operação da(s) lâmpada(s) dentro de limites prefixados; - permitir uma instalação fácil da(s) lâmpada(s) e de outros equipamentos (se for o caso); - permitir fácil manutenção; - ser adequada ao ambiente, quanto à aparência e quanto às influências externas; - absorver o mínimo de fluxo luminoso produzido pela(s) lâmpada(s). 2.3- FATOR DE UTILIZAÇÃO Parte do fluxo luminoso emitido por uma lâmpada é absorvido pela luminária e não contribui para a iluminação do ambiente. O fluxo restante é irradiado parcialmente para cima e parcialmente para baixo, ou seja, por cima e por baixo do nível de um plano horizontal que passa pelo centro da luminária, como mostra a figura a seguir: Figura - Distribuição do fluxo luminoso da lâmpada, sendo 6, a parte que incide diretamente no plano de trabalho, d» a que incide sobre a parede por baixo da luminária, 4; a que incide sobre a parede por cima da luminária e Qu a parte do fluxo que incide sobre o teto. A pare da luz irradiada diretamente para o plano de trabalho é a que mais contribui para sua iluminância. Apenas uma parte limitada da luz irradiada para o teto e paredes atinge esse plano. muitas vezes após várias reilexões. O fator de utilização (m) é a razão entre o fluxo útil. isto é, aquele que incide efetivamente sobre o plano de trabalho, e o fluxo total emitido. O fator de utilização depende: - da distribuição de luz da luminária; - do rendimento da luminária, entendido como a razão entre o fluxo emitido e a soma dos fluxos (individuais) das lâmpadas; - da reflexão do teto, paredes e plano de trabalho (ou piso); - do fator local (K) função das dimensões do ambiente e definido por: Re Pa (1+b) 2) mM sendo: i- comprimento do local b- largura do local hm - altura de montagem da luminárias (distância da fonte de luz ao plano de trabalho) 2.4- FATOR DE DEPRECIAÇÃO (d) O fator de depreciação pode ser definido como a razão entre O iluminamento médio (E) no plano de trabalho, após um certo período de uso da iluminação, e o iluminamento médio obtido nas mesmas condições, com a instalação nova. Esse fator leva em consideração o fato de que, com o decorrer do tempo, haverá acumulação de poeira nos aparelhos de iluminação, o teto e as paredes ficarão sujos e as lâmpadas fornecerão menor quantidade de luz. Alguns desses probiemas podem ser eliminados ou amenizados através de manutenção periódica. Na prática podem ser adotados os valores indicados na Tabela 2.2. TABELA 2.2 - Valores usuais do fator de depreciação TIPO DE PERIODO DE MANUTENÇÃO (h) | | AMBIENTE | 2.500 5.000 | 7.500 | “Limpo | 0,95 0.91 | 0.88 | iNormal ! 0,91 0.85 | 0.80 'Sujo 0.80 0.66, ! 0.57 2.5- MÉTODOS DE CÁLCULO DE ILUMINAÇÃO Pode-se determinar o número de luminárias necessárias para produzir determinado iluminamento utilizando os seguintes métodos: 1 Carga mínima exigida por norma; 2 — Método dos lúmens; 3 — Método das cavidades zonais; 4 — Método do ponto por ponto. 2.5.1 —- Carga Mínima Exigida por Norma A NBR 5410/97 estabelece os seguintes critérios para iluminação interna de residências: 1- A quantidade mínima de pontos de luz deve atender às seguintes condições: - Prever pelo menos um ponto de luz fixo no teto, em cada cômodo ou dependência de unidades residenciais, hotéis, motéis e similares, comandado por interruptor de parede. - As arandelas de banheiros devem estar a uma distância mínima de 60 em do limite do boxe. 2- As potências mínimas de iluminação devem atender às seguintes condições: - Para área igual ou inferior a 6 m” - Deve ser prevista uma carga mínima de 100 VA. ; 2 á E - Para área superior a 6 m” — Deve ser prevista uma carga minima de 100 VA para os primeiros 6 m?, acrescida de 60 VA para cada aumento Dea de 4 m' inteiros. A NBR 5410/97 não estabelece critérios para iluminação em áreas extemas de residências, ficando a decisão por conta do projetista e do cliente. Exemplo de Dimensionamento: LseinpiO Ur 1) HcaraaU Lisa cast Deterrmnar as potências das lâmpadas para cada uma das dependências da pianta baixa, coniorme emtérios estabelecidos pela norma NER 5410/97. Para facilitar o dimensionamento da iluminação, faremos uma tabela, conforme abaixo: Tabela 4.46 a Dimensões | NR RAS Potência da iluminação (VA) ja =5,50x 6.10 = 33,60 nº Cozinha [a = 3,50 x 320 = 11,20 m? | | Quarto 1 | A = 3,10 x 3.10 = 9,60 mi | | | [ | | Quaro 2 |a= 3504330 = 1155 | Quarto 3 | A = 310x310 = 9,60m! Área Serviço | à = 3,10x250 = 780m? Circulação A = 1,00 23.50 = 350 mê Varanda A = 2,00x 7,00 = 14,00 m? BWC TA = 2.30 x 1.90 = 4,40 mi Area Extema | pda Planta Baixa do Exemplo Figura 4.114 2.5.2 — Método dos Lúmens ou do Fluxo Luminoso Para se projetar uma iluminação com qualidade. deve ser levado em consideração vários fatores, tais como: - —Iluminância adequada para o tipo de atividade desempenhada - Limitação de ofuscamento e brilho incômodo - Distribuição harmônica do fluxo luminoso no recinto - Equilíbrio das sombras - Cores adequadas para o recinto. A — Seleção da Iuminância De acordo com a NBR-5413 da ABNT, alguns níveis recomendados para iluminação de interiores constam da Tabela 1 - Anexo. As atividades foram divididas em três faixas: A, B e C e cada faixa com três grupos de iluminâncias, conforme o tipo de atividade. A seleção da iluminância específica para cada atividade é feita com o auxílio das Tabelas 1(a) e I(b) do seguinte modo: Al — Analisa-se a característica da tarefa e escolhe-se o seu peso (1(b)). A2 — Somam-se os valores encontrados, algebricamente, considerando o sinal A3 — Quando o valor final for -2 ou -3, usa-se a iluminância mais baixa do grupo; a iluminância superior do grupo é usada quando a soma for +2 ou +3: nos outros casos usa-se o valor médio. E Exemplo 1 — Oficina de inspeção de aparelhos de TV, ocupada por pessoas de menos de 40 anos de idade. A velocidade e precisão são importantes e a refletância do fundo da tarefa é de 80%. Somatório dos pesos: - idade =-1 - velocidade e precisão = O - refletância do fundo da tarefa = -1 - total=-2 Então usaremos a iluminância mais baixa do grupo, ou seja. 1000 Ix (Faixa B — Tarefas com requisitos especiais) B — Escolha da Luminária Esta etapa depende de diversos fatores, tais como: objetivo da instalação (comercial, industrial, domiciliar, etc), fatores econômicos, razões de decoração, facilidade de manutenção, etc.. Para esse objetivo, toma-se indispensável a consulta a catálogos dos fabricantes. Veja a Tabela 2. C - Determinação do Índice do Local Este índice relaciona as dimensões do recinto, comprimento, largura e altura de montagem, ou seja, altura da luminária em relação ao plano de trabalho e é dado por: pedi “hl+b) Sendo: 1 - comprimento do local; b — largura do locat; hm — altura de montagem da luminária. Para dimensões fora da tabela pode-se dividir pelo mesmo número as três dimensões. D - Determinação do Coeficiente de Utilização - (Tabela 2) De posse do índice do local, encontramos O coeficiente de utilização. Este coeficiente relaciona o fluxo luminoso inicial emitido pela luminária (fluxo total) e o fluxo recebido no plano de trabalho (fluxo útil). Por isso, depende das dimensões do local, da cor do teto, das paredes e do acabamento das luminárias. Para encontrar o coeficiente de utilização, precisamos entrar na tabela com a refletância dos tetos, paredes e pisos. A refletância é dada pela Tabela 2.3. [Tabela 2,3. E FinDicE| REFLEXÃO CONDIÇÕES | 1 10% SUPERFÍCIE ESCURA l à 30% SUPERFICIE MEDIA Es 50% SUPERFÍCIE CLARA E) 70% SUPERFÍCIE BRANCA e Exemplo de aplicação da tabela — A refletância 571 significa que: - o teto tem superfície clara; — a parede é branca; — O piso é escuro. - Espaçamento máximo - Para iluminação direta. semidireta e geral difusa. o espaçamento máximo corresponde a 0,9 da distância entre a luminária e o piso. - Para iluminação semi-indireta e indireta. o espaçamento máximo corresponde à distância do teto ao piso. H - Roteiro de Projeto 1- Determinação da iluminância - Direto da tabela 1 para atividades gerais - Outabela I(a) e I(b) para atividades específicas 2 — Escolha da luminária — tabelas 2 3 — Determinação do índice do local - distância do plano de trabalho ao foco luminoso — m - largura-m - comprimento - m 4 — Determinação do coeficiente de utilização (1) — tabela 2 - Refletância - cor do teto - cor da parede - cor do piso - índice do local - tipo de luminária 5 — Determinação do fator de depreciação (d) — tabela 23 6 - Cálculo do fluxo total e do número de luminárias & - Fluxo por luminária 7 — Distribuição das luminárias. E - Determinação do Fator de Depreciação — (Tabela 2.2 Este fator, também chamado de manutenção, relaciona o fluxo emitido no fim do período de manutenção da luminária € o fluxo luminoso inicial da mesma. É evidenté que quanto melhor for a manutenção das luminárias ( limpeza e substituições mais frequentes ), mais alto será este fator, porém mais dispendioso. F — Determinação do Fluxo Total e do Número de Luminárias A seguir usa-se as seguintes expressões: SE ó ral qe P Sendo: à - fluxo luminoso total, em lúmens S — área do recinto em mê E - nível de iluminância, em ix ( tabela 1) 4 - fator de utilização ou coeficiente de utilização ( tabela 2) d — fator de depreciação ou de manutenção ( tabela 2.3) n — número de luminárias p- fluxo por luminárias em lúmens = número de lâmpadas por luminária x fluxo luminoso de cada lâmpada. G — Distribuição de Luminárias Conhecido o número total de luminárias, deve-se distribuí-las uniformemente no recinto. Como dado prático, toma-se a distância entre as luminárias como sendo O dobro da distância entre a luminária e à parede, ou seja: Logo: X= 2x, Zn 3. Lâmpadas : As lâmpadas podem ser considerados como sendo dispositivos construídos com a finalidade de transformar energia elétrica em luz. isto é. em uma forma de energia radiante ou luminosa. As lâmpadas podem ser divididas, para efeito de classificação, em: a) lâmpadas incandescentes; b) lâmpadas de descarga ( fluorescente, vapor de mercúrio, vapor de sódio. etc.) 3.1 - Lâmpadas incandescentes: A lâmpada incandescente é composta de um bulbo de vidro incolor ou leitoso, de uma base de cobre ou outras ligas e de um conjunto de peças que contém o filamento. No interior do bulbo de vidro das lâmpadas incandescentes é feito vácuo, isto é. retirado todo o oxigênio, a fim de que o filamento(tungstênio — alto ponto de fusão: 3400 ºC) não se oxide e queime, uma vez que o oxigênio alimenta a combustão. Usa-se substituir o oxigênio no interior da lâmpada por um gás inerte (nitrogênio e argônio). MARCAÇÃO meio interno. e tulbo filamento elamrodos internos haste central sco deileror ——=— : dis selo da haste lange ———>—— tubo de exans solda cimento —————ee bse-——— — o Ea eletrodos externos As lâmpadas incandescentes podem ser classificadas quanto ao uso. como segue: e Aplicações normais(iluminação em geral); + Em meios de transporte(automóveis); e Em fotografias(flashes); e Emaplicações especiais(infra-vermelho, decoração. etc) 3.1.1 - Princípio de funcionamento: Aplicando-se uma tensão nos terminais dos eletrodos, uma corrente irá se estabelecer através do filamento, que aquecido até a incandescência, emite luz. 3.1.2 - Rendimento Luminoso: O rendimento luminoso é definido pela relação entre o fluxo luminoso e a potência da lâmpada, sendo dado porn =p /P . A medida que a potência aumenta, o Auxo luminoso sofre um aumento proporcional maior, melhorando o rendimento. Por exemplo: 15 W 125 Im 83 Im/W 100 W 1,380 Im 13,8 Im/W 1.500 W 29.500 Im 19,7 Im/W As características operacionais das lâmpadas incandescentes podem ser observadas na figura abaixo, onde estão representadas as grandezas fluxo luminoso, rendimento luminoso e vida útil em função da variação da tensão nos terminais da lâmpada. ng 170, 50 BE 16 00: E pé 150 350 É É 2.140 300 & o S E g130 250 E > 6 120 200 5 aros io a Se 0 joo & E 99 50 5 SE 80 so E 7 92 94 96 98 100 T02 104 106 108 110 Porcentos dos volts nominais 3.1,3- Reproducão de côr : A côr da luz é branca avermelhada. provocando na reprodução de cores o destaque das tonalidades amarela e vermelha c o amortecimento das tonalidades verde e azul 3.2 - Lâmpadas Fluorescentes : A lâmpada fluorescente é uma lâmpada que utiliza a descarga elétrica através de um gás para produzir energia luminosa 3.2.1 - Características construtivas : A lâmpada consiste de um bulbo de vidro, tendo em suas extremidades eletrodos metálicos( catodos ), por onde circula corrente elétrica. No seu interior existe vapor de mercúrio à baixa pressão e as suas paredes internas são pintadas com tinta fluorescente, co nhecida como cristais de fósforo. Pintura Te = ql | ly, tomos m lua visível 5 o de mercúrio JLLIULIA Para o funcionamento da lâmpada fluorescente, são indispensáveis dois equipamentos auxiliares: Starter É um dispositivo de partida formado por um par bimatálico, isto é, duas tiras de metais com coeficientes de dilatação diferentes e em contato entre si, e um capacitor. O par bimetálico tem a finalidade de interromper a corrente e o condensador atenua o efeito da interferência sobre as ondas de rádio. Reator tr representado eletricamente por uma indutância que nada mais é do que um enrolamento de cobre sobre um núcleo de chapas de . Tem a finalidade de produzir sobretensão e limitar a corrente,
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