aula: projeto luminotécnico -...

Prof. Dr.-Ing. Marlon Leão

Projeto Luminotécnico

Aula:

Projeto

Luminotécnico

Fonte

: IG

S, 2011



Conteúdo programático

Aula de hoje:

• Definição de Luminotécnica

• Grandezas e Conceitos

• Tipos de Iluminação

• Critérios de Desempenho do Projeto Luminotécnico

• Principais Variáveis do Projeto Luminotécnico

• Roteiro de Cálculo para Projeto Luminotécnico



Definição de

Luminotécnica

Fonte

: IG

S, 2011



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

Fonte

: P

hili

ps,

2010



Grandezas e

Conceitos

Fonte

: IG

S, 2011



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: 1.000 lm;

• lâmpada fluorescente de 40 W: 1.700 a 3.250 lm;

Fonte

: F

RE

ITA

S, 2004




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.

Fonte

: F

RE

ITA

S, 2004




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.

Fonte

: F

RE

ITA

S, 2004




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.

Fonte

: F

RE

ITA

S, 2004




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.

Fonte

: F

RE

ITA

S, 2004



Tipos de

Iluminação

Fonte

: IG

S, 2011



“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

Tipos de Iluminação

Fonte

: IG

S, 2011



Iluminação geral Iluminação direcionada para área de trabalho

Iluminação individual


Fonte

: IG

S, 2011



Iluminação indireta no teto

Iluminação direta

Iluminação indireta na parede


Fonte

: IG

S, 2011



Destaque na parede

Destaque na área de trabalho

Destaque na área de trabalho e parede


Fonte

: IG

S, 2011



Iluminação para interpretação da arquitetura

Como elemento arquitetônico

Instalações cenográficas


Fonte

: IG

S, 2011



Critérios de

Desempenho do

Projeto

Luminotécnico

Fonte

: IG

S, 2011



Processo de substituição da NBR 5413:1992 e NBR 5382:1985 em 2013

pela NBR ISO/CIE 8995-1:2013. Existem oito critérios atuais:

1. Nível de iluminância (lux)

Fonte

: N

BR

IS

O/C

IE 8

995-1

, 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

Fonte

: N

BR

IS

O/C

IE 8

995-1

, 2013




pela NBR ISO/CIE 8995-1:2013. Critérios atuais:


2. Distribuição adequada dos níveis de iluminância para área da tarefa e

entorno imediato

Fonte

: N

BR

IS

O/C

IE 8

995-1

, 2013



DIN EN 12464-1

Iluminância na área da tarefa e no entorno imediato

Iluminância da área

da atividade

[lx]

Iluminância da área

adjacente

[lx]

750 500

500 300

300 200

200 Eatividade

Fonte

: N

BR

IS

O/C

IE 8

995-1

, 2013







entorno imediato

3. Ausência de ofuscamentos dentro do campo visual

Fonte

: N

BR

IS

O/C

IE 8

995-1

, 2013



Ofuscamento

Falso

Ofuscamento devido ao excesso

de área de janela desprotegida

Correto

Área de trabalho próxima a janela com

monitor virado a 90°

Correto

Evitar ofuscamento com persianas,

redirecionamento da luz na

área superior

O ofuscamento gera uma

redução na capacidade de

visualização dos objetos e

desconforto visual

Fonte

: IG

S, 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.

Fonte

: IG

S, 2011



a

Ofuscamento

Luminância da

lâmpada

[kcd/m²]

Ângulo mínimo

≤ 20 10°

20 à < 50 15°

50 à < 500 20°

500 30°

Fonte

: N

BR

IS

O/C

IE 8

995-1

, 2013







entorno imediato


4. Direcionalidade da iluminação

Fonte

: N

BR

IS

O/C

IE 8

995-1

, 2013



Correto Incorreto

Direcionalidade da luz

Fonte

: IG

S, 2011







entorno imediato



5. Adequada reprodução de cor (IRC)

Fonte

: N

BR

IS

O/C

IE 8

995-1

, 2013



Reprodução de cor

Tipo de ambiente, tarefa ou

atividade

Ra

Industria pesada 20

Área de circulação e corredores 40

Sala de aula 80

Desenho técnico 80

Recepção 80

Controle de qualidade 90

Fonte

: N

BR

IS

O/C

IE 8

995-1

, 2013

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).







entorno imediato




6. Adequada temperatura de cor (K)

Fonte

: N

BR

IS

O/C

IE 8

995-1

, 2013



Temperatura de cor

Aparência da Cor Temperatura de cor correlata

Quente Abaixo de 3.300 K

Intermediária 3.300 K a 5.500 K

Fria Acima de 5.300 K

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).

Fonte

: N

BR

IS

O/C

IE 8

995-1

, 2013

Fonte

: IG

S, 2011







entorno imediato





7. Integração entre luz natural e artificial

Fonte

: N

BR

IS

O/C

IE 8

995-1

, 2013



Céu Aberto

100.000 lx

Céu nublado

2.000 lx

Sensor de Luz

1 %

Sensor de Luz

100 %

500 lx

500 lx

Integração entre luz natural e artificial

Fonte

: IG

S, 2011







entorno imediato





7. Integração entre luz natural e artificial

8. Eficiência Luminosa

Fonte

: N

BR

IS

O/C

IE 8

995-1

, 2013



90

100

110

120

130

140

Teto (r)

Parede (r)

Piso (r)

Dem

an

da d

e e

nerg

ia [

%] 150

160

0,8

0,7

0,3

0,7

0,5

0,2

0,3

0,3

0,1

Iluminação direta

Iluminação indireta

80

Eficiência Luminosa

Fonte

: IG

S, 2011



Eficiência Luminosa

Luminárias antigas

Luminárias

com aletas

Reator eletrônico

Dimmer linear

Economia

75 %

Fonte

: IG

S, 2011



Principais

Variáveis do

Projeto

Luminotécnico

Fonte

: IG

S, 2011



Piso

r = 0,1 - 0,5

Teto

r = 0,6 - 0,9

Parede

r = 0,3 - 0,8

Área de

trabalho

r = 0,2 - 0,6

Índice de Reflexão

Fonte

: IG

S, 2011



Ilu

min

ân

cia

E [

lx]

Ciclo de manutenção

3 anos 3 anos

Valor novo

Valor para manutenção

Equipamento sem manutenção

Fator de Depreciação - Manutenção

Fonte

: IG

S, 2011



Fator de Depreciação - Manutenção

Classificação

do ambiente


2.500 h 5.000 h 7.500 h

Limpo 0,95 0,91 0,88

Normal 0,91 0,85 0,80

Sujo 0,80 0,66 0,57

Fonte

: N

BR

IS

O/C

IE 8

995-1

, 2013



Roteiro de

Projeto

Luminotécnico

Fonte

: IG

S, 2011



Projeto de Iluminação

Método dos Fluxos e o Método Ponto

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.

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

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 5: Determinar o Fator de Depreciação (Fd) 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 NL;

Passo 8: Ajustar o número de luminárias para produzir um arranjo uniformemente

distribuído.

Passo 4: Determinar o Fator de Utilização (Fu) via tabela;



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

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.

Fonte: Anexo I – NBR 5413:1992

Iluminância de Interiores



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.



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.

Fonte

: IG

S, 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

𝐻𝑚

(𝐶 +𝐿)

Onde:

C = comprimento do local (m)

L = largura do local (m)

Hm = distância entre a luminária, no teto ou pendente, e o plano de trabalho (m)

Hm

Fonte

: IG

S, 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)

Onde:

C = comprimento do local (m)

L = largura do local (m)

h′= distância entre o teto e o plano de trabalho (m)

h′

Fonte

: IG

S, 2011



Método dos Fluxos

Passo 4: Determinar o Fator de Utilização (Fu) via tabela.

Branco Claro Médio Escuro

Teto 80% 70% 50% 30%

Parede 50% 30% 10%

Piso 30% 10%

De posse do índice do local (K), o Fator de Utilização (Fu) é facilmente obtido através

de tabelas cujas outras variáveis de entrada são a fração de luz refletida por parede e

teto

Fonte

: N

BR

IS

O/C

IE 8

995-1

, 2013



Método dos Fluxos

Passo 4: Determinar o Fator de Utilização (Fu) via tabela.

Determinar Fu em

função de K e os

índices médios de

reflexão do teto,

parede e piso na

tabela específica da

luminária escolhida.

Fonte

: P

hili

ps,

2010



Método dos Fluxos

Passo 5: Determinar Fator de Depreciação (Fd) via tabela.

Classificação do

ambiente


2.500 h 5.000 h 7.500 h

Limpo 0,95 0,91 0,88

Normal 0,91 0,85 0,80

Sujo 0,80 0,66 0,57

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.

Fonte

: N

BR

IS

O/C

IE 8

995-1

, 2013



Método dos Fluxos

Passo 6: Determinar o fluxo luminoso total φ (em lúmen) que as luminárias

deverão produzir.

𝜑 =𝐸 . 𝑆

𝐹𝑢 . 𝐹𝑑

Onde:

E = Iluminamento médio (lux) estabelecido no passo 1;

S = área do local (m²)

Fu = Estabelecido no passo 4

Fd = Estabelecido no passo 5



Passo 7: Determinar o número necessário de luminárias NL

Método dos Fluxos

𝑁𝐿 =𝜑

𝜑𝐿

Onde:

φ = fluxo luminoso total do local estabelecido no passo 6;

φL = fluxo luminoso total da luminária (lm) estabelecido no passo 2.



Passo 8: Ajustar o número de luminárias para produzir um arranjo

uniformemente distribuído

Método dos Fluxos

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.

Fonte

: F

RE

ITA

S, 2004



Exemplo de Projeto Luminotécnico:

Método dos Fluxos

• 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, 2.500 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 5.000 horas.



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.



Exemplo:

Método dos Fluxos

1. Da tabela de iluminâncias recomendadas (NBR 5413 e NBR ISO/CIE 8995),

adota-se E = 500 lux

2. Aparelho de iluminação

- Luminária TCS 029

- Duas lâmpadas TLDRS 32/64 (2.500 lm) = 2 x 2.500 = 5.000 lm

3. Índice do Local (K)

I = 18 m

B = 9 m

Hm = 2,2 (luminária no teto e mesas a 0,8 m)

Da expressão 𝐾 =𝐵 . 𝐿

𝐻𝑚

(𝐵+𝐿)=

18 . 9

2,2 (18+9)= 2,7

2,2 m 3,0 m



Método dos Fluxos

Exemplo: Passo 4 - Determinar o Fator de Utilização (Fu) via tabela;

Índice K:

K = 2,7

Índice de reflexão do local:

O teto verde (médio), paredes azul

(escuro) e o piso marrom (escuro).

Teto = 50%

Parede = 10%

Piso = 10%

Branco Claro Médio Escuro

Teto 80% 70% 50% 30%

Parede 50% 30% 10%

Piso 30% 10%

Fonte

: N

BR

IS

O/C

IE 8

995-1

, 2013



Método dos Fluxos

Exemplo: Passo 4 - Determinar o Fator de Utilização (Fu) via tabela;

Índice K:

K = 2,7

Índice de reflexão: Teto (50%), Parede (10%) e Piso (10%)

Fonte

: P

hili

ps,

2010



Método dos Fluxos

Exemplo: Passo 5 - Determinar Fator de Depreciação (Fd) via tabela.

Classificação do

ambiente


2.500 h 5.000 h 7.500 h

Limpo 0,95 0,91 0,88

Normal 0,91 0,85 0,80

Sujo 0,80 0,66 0,57

O local possui nível de limpeza considerado normal com período de manutenção

mínimo de 5.000 horas

Fonte

: N

BR

IS

O/C

IE 8

995-1

, 2013



Método dos Fluxos

Exemplo: Passo 6 - Determinar o fluxo luminoso total φ (em lúmen) que as

luminárias deverão produzir no local.

𝜑 =𝐸 . 𝑆

𝐹𝑢 . 𝐹𝑑

Onde:

E = 500 lux (estabelecido no passo 1)

S = 162 m² (área do local)

Fu = 0,53 (estabelecido no passo 4)

Fd = 0,85 (estabelecido no passo 5)

𝜑 =𝐸 . 𝑆

𝐹𝑢 . 𝐹𝑑=

500 . (18 . 9)

0,53 . 0,85= 179.800 lm



Exemplo: Passo 7 - Determinar o número necessário de luminárias NL

Método dos Fluxos

𝑁𝐿 =𝜑

𝜑𝐿

Onde:

φ = 179.800 (fluxo luminoso total do local estabelecido no passo 6)

φL = 5.000 (fluxo luminoso total da luminária estabelecido no passo 2).

𝑁𝐿 =𝜑

𝜑𝐿

=179.800

5.000= 36 luminárias;



Exemplo: Passo 8 - Distribuição das 36 luminárias

Método dos Fluxos

9

A/2

B/2

Fonte

: F

RE

ITA

S, 2004



Exercício 1:

Exercícios

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.

Fo

nte

: U

FU



Exercícios



Exercício 2:

Exercícios

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

6,5 m.

Fo

nte

: U

FU



Exercícios

Luminária para 1

lâmpada



Iluminação direta versus Indireta

Exercícios



Exercício 3:

Exercícios

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

Fo

nte

: U

FU



Exercícios



Referências Bibliográficas

Bibliografia Básica:

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5413: Iluminação de Interiores. Rio de

Janeiro, ABNT, 1992. 13 p.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR ISO/CIE 8995-1: Iluminação de ambientes de

trabalho. Parte 1: Interior. Rio de Janeiro, ABNT, 2013. 62 p.

FREITAS, P. C. F. Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas. Apostila. Universidade Federal de Uberlândia,

Curso de Engenharia Elétrica, Uberlândia, 2004. 60 p.

Bibliografia Complementar:

BARTENBACH, C.; WITTING, W. Feldkomponenten des Sehens und ihre Bedeutung als

Infprmationsquellen am Arbeitsplatz, in: Jahrbuch für Licht und Architektur 1998. Darmstadt: Verlag Das

Beispiel, 1998.

IGS. Vorlesungen. Braunschweig: Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig, IGS -

Institut für Gebäude- und Solartechnik, 2011. 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, 1997.

PHILIPS. Iluminação – Noções Básicas de Iluminação. Informação de produto: Informação de Aplicação,

São Paulo, 2010.

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