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CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DO PARANÁ

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM TECNOLOGIA

ILUMINAÇÃO NATURAL EM

SALAS DE AULA E ESCRITÓRIOS COM USO DE

PRATELEIRAS DE LUZ

OTO ROBERTO BORMANN

Dissertação apresentada como requisito parcial à obtenção do grau de Mestre em Tecnologia, Linha de Pesquisa: Tecnologia e Desenvolvimento. Programa de Pós-Graduação em Tecnologia, Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná – CEFET/PR. Orientador: Prof. Dr. Eduardo Leite Krüger

CURITIBA

2003

OTO ROBERTO BORMANN

ILUMINAÇÃO NATURAL EM

SALAS DE AULA E ESCRITÓRIOS COM USO DE

PRATELEIRAS DE LUZ

Dissertação apresentada como requisito parcial à obtenção do grau de Mestre em Tecnologia, Linha de Pesquisa: Tecnologia e Desenvolvimento. Programa de Pós-Graduação em Tecnologia, Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná – CEFET/PR. Orientador: Prof. Dr. Eduardo Leite Krüger

CURITIBA

2003

ii

DEDICATÓRIA

Dedico este trabalho a todos aqueles que, direta ou indiretamente,

contribuíram para que ele fosse realizado.

iii

AGRADECIMENTOS

Meus agradecimentos à Coordenação e aos Professores do Programa

de Pós-Graduação em Tecnologia (PPGTE), pela sua benevolência e

indulgência comigo assim como pela ímpar oportunidade que me deram de

ampliar e aprofundar os meus conhecimentos.

Em especial, ao meu Orientador, Prof. Dr. Eduardo Krüger, mentor deste

trabalho, pelo apoio constante na solução das minhas dúvidas e sua dedicação

em acompanhar a minha caminhada na realização desta pesquisa.

In memoriam: Sueco Bormann, minha falecida e dedicada esposa,

brilhante advogada, que o câncer levou.

À minha filha Midori Karin, às minhas netas Mayara e Caroline e, ao meu

neto Yuri.

À minha esposa, Margarete Keiko Arasaki, que me induziu ao hábito de

ter metas definidas e realizáveis. E que demonstrou em alguns momentos justa

impaciência com a aparente procrastinação da conclusão do presente trabalho.

Às minhas colegas e amigas do Mestrado, Helena Akemi Rodrigues,

Tamara Simone van Kaick e Márcia Ono Andriazola, pela suas atitudes, apoios

e referências.

iv

À aluna do curso de Engenharia Civil do CEFET/PR Mônica Bosa, pela

inestimável ajuda na tabulação dos dados e no teste dos gráficos.

À minha amiga e colega do Mestrado, Eliane Seraphim Dumke, com

quem realizei os primeiros trabalhos de avaliação da iluminação natural no

Edifício Palladion, no Centro Cívico de Curitiba, pelo seu companheirismo e

espírito científico.

Ao Laboratório de Conforto Ambiental da Universidade Tuiuti do Paraná

e ao Departamento de Eletrotécnica do CEFET/PR, especialmente na pessoa

da colega MSc. Eliane Seraphim Dumke, pelo seu empenho em possibilitar o

empréstimo do equipamento de medição automatizados, HOBO.

v

SUMÁRIO

LISTA DE FIGURAS...........................................................................................ix

LISTA DE TABELAS..........................................................................................xii

LISTA DE EQUAÇÕES.....................................................................................xiii

RESUMO...........................................................................................................xiv

ABSTRACT........................................................................................................xv

1 INTRODUÇÃO......................................................................................1

1.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS ........................................................1

1.2 JUSTIFICATIVA ...........................................................................11

1.3 OBJETIVOS..................................................................................12

1.3.1 Objetivos gerais.................................................................12

1.3.2 Objetivos específicos.........................................................12

1.4 DELIMITAÇÃO DO ASSUNTO.....................................................13

1.5 ESTRUTURA DO TRABALHO.....................................................13

vi

2 ILUMINAÇÃO NATURAL EM SALAS DE AULA....................15

2.1 CONCEITUAÇÃO .........................................................................18

2.2 ILUMINAÇÃO NATURAL..............................................................19

2.3 ILUMINAÇÃO ARTIFICIAL...........................................................23

2.4 PRATELEIRAS DE LUZ...............................................................24

2.4.1 Descrição e princípio físico................................................24

2.4.2 Janelas...............................................................................28

2.5 TENDÊNCIAS DA ILUMINAÇÃO.................................................32

3 METODOLOGIA.................................................................................35

3.1 ESTAÇÕES DO ANO ESCOLHIDAS PARA O MONITORA-

MENTO DA ILUMINÂNCIA EM SALAS DE AULA E ESCRI-

TÓRIOS........................................................................................35

3.2 CRITÉRIO PARA A ESCOLHA DAS SALAS A MONITORAR....36

3.3 CRITÉRIO PARA DEMARCAÇÃO DOS PONTOS PARA

MONITORAMENTO.....................................................................37

3.4 METODOLOGIA PARA A MEDIÇÃO DA ILUMINÂNCIA E

EQUIPAMENTOS USADOS.........................................................37

3.5 DESCRIÇÃO DAS SALAS MONITORADAS................................40

3.6 LEVANTAMENTO DOS DADOS.................................................46

vii

4 ANÁLISE DOS DADOS..................................................................48

4.1 RESULTADOS DE VERÃO.........................................................48

4.1.1 Sala J003 (Verão de 2001)................................................49

4.1.2 Análise dos gráficos da sala J003 (Verão de 2001)..........51

4.1.3 Sala N005 (Verão de 2001)...............................................55

4.1.4 Sala Q102 (Verão de 2001)..............................................57

4.1.5 Sala Q105 (Verão de 2002)...............................................59

4.1.6 Comparativo da iluminância das salas J003 e N005,

no Verão............................................................................61

4.1.7 Comparativo da iluminância das salas Q102 e Q105,

no Verão............................................................................63

4.2 RESULTADOS DE INVERNO.....................................................66

4.2.1 Sala J003 (Inverno de 2001).............................................66

4.2.2 Sala N005 (Inverno de 2000)............................................69

4.2.3 Sala Q102 (Inverno de 2001).............................................71

4.2.4 Sala Q105 (Inverno de 2001)............................................74

4.2.5 Comparativo da iluminância das salas J003 e N005,

durante o Inverno..............................................................75

4.2.6 Comparativo da iluminância nas salas Q102 e Q105,

durante o Inverno..............................................................77

viii

5 AVALIAÇÃO DO POTENCIAL DE REDUÇÃO DO CON-

SUMO DE ENERGIA ELÉTRICA PARA ILUMINAÇÃO

ARTIFICIAL DE UMA SALA COM PRATELEIRAS DE

LUZ.........................................................................................................80

5.1 Valores monitorados sem intervenção do observador

5.2 Comparativo entre medições realizadas anteriormente (ma-

nuais) e as provenientes do monitoramento contínuo.................80

6 CONSIDERAÇÕES FINAIS ...........................................................88

GLOSSÁRIO..................................................................................................90

UNIDADES DE MEDIDA DE ILUMINÂNCIA........................................93

REFERÊNCIAS........................................................................................94

FONTES CONSULTADAS.......................................................................97

ANEXOS.......................................................................................................100

ix

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 – Galpão da Robert Bosch do Brasil.....................................................9

Figura 2 – Shopping Center Crystal.........................................................….……9

Figura 3 – Interior da sala Q105, CEFET/PR, Curitiba......................................17

Figura 4 – Unidade de Curitiba do CEFET/PR, Bloco J, com as prateleiras

de luz nos 1º e 2º andares, no terço superior das janelas...............26

Figura 5 – Corte esquemático de uma sala com prateleira de luz.....................26

Figura 6 – Corte esquemático, detalhado e descritivo do funcionamento de

uma prateleira de luz em uma sala..................................................27

Figura 7 – Janela 1............................................................................................29

Figura 8 – Janela 2............................................................................................29

Figura 9 – Janela 3............................................................................................29

Figura 10 – Janelas da sala N005 - Caixilhos e divisão entre as duas

janelas comprometendo a passagem da luz natural........................30

Figura 11 – Sala N005 do CEFET/PR, mostrando as janelas,

seus peitoris e as superfícies de trabalho......................................31

Figura 12 – Igreja de Santo Agostinho, no bairro Ahú, Curitiba/PR..................32

Figura 13 – Fotômetro digital marca ICEL, modelo LD500................................38

Figura 14 – Planta baixa da situação do CEFET/PR - Unidade de Curitiba......41

Figura 15 – Sala J003, planta baixa e corte vertical..........................................42

Figura 16 – Sala J003, corte vertical.................................................................43

Figura 17 – Sala J003, pontos monitorados......................................................43

Figura 18 – Sala N005, janelas ........................................................................44

Figura 19 – Sala N005, pontos monitorados.....................................................44

x

Figura 20 – Sala Q102, pontos monitorados.....................................................45

Figura 21 – Sala Q105, pontos monitorados.....................................................45

Figura 22 – Sala J003, Situação 1.....................................................................49








Figura 30 – Sala N005, Situação 1....................................................................55




Figura 34 – Sala Q102, Situação 1....................................................................57
















xi












Figura 61 – Intensidade de iluminância média sobre o plano de trabalho.........82

Figura 62 – Sala J003, resultado do monitoramento pelo observador, versus

monitoramento contínuo, sem intervenção do operador..............83

Figura 63 – Gráfico mostrando de forma contínua a irradiação e a ilumi-

nância na sala J003.......................................................................84

Figura 64 – Sala J003, iluminância variação A................................................100

Figura 65 – Sala J003, iluminância variação B................................................100

Figura 66 – Sala J003, iluminância variação C................................................101

Figura 67 – Sala J003, iluminância variação D................................................101

Figura 68 – Sala J003, iluminância variação E................................................101

Figura 69 – Sala J003, iluminância variação F................................................101

xii

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 – Refletâncias de diversas superfícies.................................................6

Tabela 2 – Níveis de iluminância de um objeto e a distância para a sua

visibilidade.......................................................................................52

Tabela 3 – Balanço horário das solicitações de iluminação complementar

nas salas J003 e N005 (Verão).......................................................86


nas salas J003 e N005 (Inverno).....................................................86


nas salas Q102 e Q105 (Verão).....................................................87


nas salas Q102 e Q105 (Inverno)....................................................87

xiii

LISTA DE EQUAÇÕES

Equação 1 – Equação da iluminância..............................................................18

Equação 2 – Equação utilizada nos monitoramentos efetuados durante a

presente pesquisa...................................................................... 81

xiv

RESUMO

Este trabalho constituiu no monitoramento da iluminação natural em

quatro salas do CEFET/PR, Unidade de Curitiba, de 2000 a 2002, no Inverno e

no Verão, e na posterior análise dos dados obtidos. O monitoramento foi

procedido por leitura direta da intensidade da luz solar incidente, dada em lux.

Os pontos de monitoramento foram demarcados conforme prescreve a Norma

da Associação Brasileira de Normas Técnicas, a ABNT, Projeto 02:135.02-004,

de dezembro de 1998. O autor não se propõe, nesta pesquisa, a dimensionar a

economia de energia elétrica conseqüente do uso da iluminação natural, mas a

apontar os potenciais do seu uso durante o expediente diurno. Na avaliação,

foram levadas em conta as contribuições das estruturas semelhantes às

prateleiras ou bandejas de luz, também chamadas light shelves, encontradas

nas partes superiores das janelas dos blocos antigos do CEFET/PR. Pelos

levantamentos efetuados, com e sem a presença do operador, pode-se concluir

que o uso mais intensivo da iluminação natural é viável e recomendável e que

as prateleiras de luz contribuem, efetivamente, para a luminosidade mais

homogênea nos ambientes de trabalho. Este estudo contribui para a

investigação objetiva deste tema, demonstrando que as prateleiras de luz são

realmente eficazes. Pretende-se, mediante as medições efetuadas, reforçar a

sua adoção como coadjuvantes na melhoria de iluminação natural do ambiente.

No entanto, são necessários estudos subseqüentes de física aplicada à

arquitetura e à engenharia para se poder ter um aproveitamento prático destas

estruturas.

xv

ABSTRACT

This investigation consisted of daylight measuring at four classrooms at

the CEFET/PR, Curitiba Campus, from 2000 to 2002, in winter and in summer.

It comprehended also the analisys of the obtained data. The measurements

have been made through the direct reading of light intensity, in lux. The

measurement points have been chosen as appointed by the Associação

Brasileira de Normas Técnicas – ABNT Norms, and more specifically by the

Project 02:135.02-004, from December 1998. The author did not aim, in this

work, to establish the amount of the electricity savings resulting from a better

use of daylight, but wanted to point out the potentials of its use. The evaluation

took into account the contributions of solid structures named light shelves,

found at the upper part of windows at the older CEFET/PR buildings. From the

gathered data, with or without the operator, one concludes that a more intense

use of the daylight is possible and advisable, and that light shelves contribute

effectively to a more homogeneous luminosity of the environment. This study

contributes to the objective investigation of this subject, showing that light

shelves are effective. One aims, by means of the measurements taken, to

reinforce their adoption as tools in the improvement of daylight use in the built

environment. Nevertheless, it is necessary that further studies on physics

applied to architecture and to engineering are made, in order to have a practical

utilization of those structures.

1 INTRODUÇÃO

1.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS

Desde tempos imemoriais, a humanidade se preocupou com a

necessidade de ter e controlar a luz de alguma forma, pois o ser humano, como

é sabido, praticamente não enxerga no escuro, ao contrário de alguns animais,

devido à estrutura fisiológica de sua visão.

Assim, passou-se da brasa à tocha, desta ao archote e à vela, desta à

lamparina e desta ao lampião até à invenção da lâmpada elétrica por Thomas

Alva Edison. O aperfeiçoamento desta última, decorrente dos avanços da

tecnologia, levou ao desenvolvimento da lâmpada fluorescente, posteriormente

de mercúrio, de iodo, xenônio etc., em uma sucessão que parece não ter fim.

A facilidade da utilização da luz artificial, com sua praticidade e conforto,

praticamente levou ao abandono do aproveitamento da iluminação natural nos

projetos arquitetônicos, aplicando-se a mesma mais para efeito estético, sem

comprometimento com as possibilidades e os benefícios para o conforto visual

2

e ambiental. Além disso, conforme Kowaltowski e Labaki (2001), nos edifícios e

nas casas, a estética passou a dominar.

Na década de 1930, o arquiteto Mies van der Rohe, um dos maiores

expoentes da Escola Bauhaus, introduziu o uso do vidro para além das janelas,

isto é, passou a utilizá-lo como possibilidade de fechar vãos, substituindo as

paredes de alvenaria (ou de madeira) por vidro. Criou-se, a partir daí, o

conceito de películas ou cortinas de vidro aplicáveis em prédios inteiros.

Adequadas para climas frios e de baixa insolação, são, porém, inadequadas

para climas tropicais ou subtropicais, v. g., para o Brasil (VIANNA e

GONÇALVES, 2001).

É comum haver edifícios que, ao invés de paredes de alvenaria, as têm

em vidro fumê ou assemelhado, com as conseqüências já conhecidas: redução

da passagem de luz em até 50% ou mais (KRÜGER et al., 2000), implicando o

uso de luz artificial durante todo o dia, inclusive com Sol pleno (iluminação com

intensidade igual ou superior a 50.000 lux, céu azul e sem nuvens). Esta

situação gera calor, devido à irradiação solar, o que, por sua vez, exige

refrigeração dos reatores, das lâmpadas e de outros equipamentos de

automação de escritórios, pois as janelas permanecem fechadas. Isto origina

aumento da demanda de energia elétrica e pressão sobre o meio-ambiente

para mais oferta de energia elétrica, além de maior desembolso financeiro por

parte dos usuários. Um edifício, sozinho, não pode ser responsabilizado pelo

aumento de demanda por usinas geradoras de energia elétrica, mas, sim, o

somatório de todas as fontes de demanda por ela, principalmente as que

poderiam ser substituídas por iluminação natural. Nesse sentido, deve-se

atentar para o uso de iluminação natural, especificamente em lugares onde há

3

Sol em abundância, mormente no horário comercial, quando todos os

escritórios, lojas e fábricas estão ativos.

Outrossim, há que se considerar a possibilidade do uso de vidros

polarizados ou de outras soluções arquitetônicas móveis e ajustáveis em

função do caminho aparente do Sol, redutoras do ofuscamento produzido pela

luz solar incidente sobre as superfícies de trabalho, piso, paredes ou objetos,

refletida em todas as direções. Esta solução não deve comprometer a

intensidade da luz natural recebida, e deve prever, ainda, mecanismos de

refrigeração natural para garantir o conforto ambiental, reduzindo o impacto

sobre a demanda de energia elétrica.

As lâmpadas elétricas são mais fontes de calor do que de luz, como é o

caso das lâmpadas comuns (incandescentes), cuja eficiência média é de 10%

(VIANNA e GONÇALVES, 2001). A possibilidade de se poder trabalhar, mesmo

durante o dia, com todos os benefícios da iluminação natural foi aparentemente

preterida. Isso ocorreu, talvez, até em função de modismo, pois trabalhar com

janelas encobertas por cortinas, na penumbra, e uma ou mais fontes de luz

acesas, parece demonstrar ou demonstrava status ou trabalho importante,

mesmo que não envolvesse minúcias como a montagem de componentes

eletrônicos quase microscópicos ou o conserto de relógios ou, ainda, trabalhos

secretos ou de alta confidencialidade. No presente trabalho, não será discutida

a cada vez maior eficiência das lâmpadas elétricas, mormente as fluorescentes

de alto desempenho (que, por maior eficiência que apresentem, continuarão a

necessitar da energia elétrica, além de seu custo ser diretamente proporcional

ao seu desempenho), mas sim a maior contribuição possível da iluminação

natural, principalmente em salas de aula e escritórios.

4

De outro lado, o aumento da demanda de energia elétrica leva à

necessidade de novas usinas, com novos investimentos de capitais

emprestados, geralmente em moeda forte, v. g., dólares americanos, euros etc.

que, quando não disponíveis, comprometem o fornecimento deste insumo. Um

exemplo disso foi a falta de energia elétrica na região Sudeste do Brasil em

2002, cujo fato gerador, segundo noticiado pelos órgãos do Setor Elétrico e

pelo próprio Governo Federal, foi a falta de recursos em moeda estrangeira

para financiar a criação de novas usinas geradoras, assim como para financiar

linhas de alta tensão para transmissão. Este cenário, aparentemente gerado

pelo desinteresse nas soluções ambientalmente corretas e financeiramente

sustentáveis, pode gerar custos e dívidas crescentes, agressão ao bolso do

consumidor, ao caixa das empresas e ao meio ambiente.

Conforme o manual Uso racional de energia elétrica em edifícios –

Iluminação, produzido pela Associação Brasileira da Indústria de Iluminação,

pela Agência para Aplicação de Energia, pela ELETROBRÁS e pelo PROCEL

– Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica (MANUAL ABILUX,

1992), o metro quadrado de construção custa US$ 250 e, para suprir um

edifício com energia elétrica, a sociedade investe cerca de US$ 400 por metro

quadrado. Outrossim, conforme esta mesma fonte, 20% da energia elétrica

são consumidos em iluminação de uso privado e 40% são consumidos pelos

setores de comércio e serviços.

Outro fator totalmente desconsiderado na questão do uso da iluminação

natural é a oportunidade de contribuir para com a saúde da visão, do conforto

visual e do bem-estar das pessoas (SICK, 2002). Pesquisas comprovam o

aumento de desempenho nos trabalhos em escritórios/salas de aula,

5

diretamente afetado pela luz do Sol, sendo a sua pouca exposição um dos

componentes da depressão e da redução da produtividade (HAWKEN et al.,

2000; VIANNA e GONÇALVES, 2001; MANUAL ABILUX, 1992).

Ainda em relação a estes aspectos, a prática mostra que as atividades

de ler e escrever exigem boa iluminância. Esta boa iluminância foi estabelecida

pela Norma NBR5413 como sendo de no mínimo 300 lux e no máximo 700 lux,

para ambientes escolares. Os valores maiores que 700 lux tendem a produzir

ofuscamento, segundo a mesma Norma, e devem ser controlados com

dispositivos adequados de sombreamento, sem prejuízo da iluminância

necessária. Valores de iluminância inferiores a 300 lux tendem a gerar

desconforto visual com prejuízo para a saúde dos olhos.1 Outrossim, as

paredes, o teto, os móveis e os equipamentos devem ser de cores claras (não

brilhantes), conforme o Manual ABILUX já citado, pois assim refletem a luz,

mas não geram ofuscamento e podem aumentar a iluminância em até 35%,

com possibilidade de redução no consumo de energia elétrica para iluminação.

Também Hopkinson et al. (1975) apontam como variáveis importantes

para melhor aproveitamento da iluminação natural as cores claras do teto, do

piso, das paredes, dos móveis, sua capacidade de refletir a luz recebida sem

provocar ofuscamento e, ainda, a cor das roupas dos ocupantes, num ambiente

de estudo e/ou trabalho. O caso em apreço é o das salas de aula e de trabalho

do Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná – CEFET/PR, Unidade

de Curitiba. No decorrer desta pesquisa, pôde-se perceber que este aspecto

nem sempre foi observado nas salas de aula monitoradas, pois as cores

1 A Norma NBR5413 foi estabelecida por critérios técnicos que levaram em conta os olhos humanos e suas necessidades para exercerem confortavelmente suas tarefas nas condições de luminâncias de céu encontráveis no Brasil.

6

escuras são dominantes, por exemplo, o piso em paviflex verde ou em tacos

marrons ou pretos, e os móveis marrons ou quase pretos.

Parece que as cores escuras ainda são tidas como distintas: é o caso de

móveis clássicos, dos ternos pretos, dos automóveis escuros, do piso das salas

em verde (paviflex), ou até do cimento na sua cor natural, como o cinza médio

ou marrom dos tacos de imbúia ou de outra madeira escura, do teto em preto.

Para ambientes de trabalho e/ou de estudo, estas cores são inadequadas, pois

absorvem a luz, ao invés de difundi-la e aproveitá-la como fonte de reflexão da

luz natural recebida gratuitamente do Sol. Para ilustrar a importância deste

aspecto, a Tabela 1, a seguir, mostra parte dos valores de refletâncias das

superfícies (tetos, paredes etc.) em percentuais (VIANNA e GONÇALVES,

2001; CARAM et al., 2001). Esta tabela ilustra os índices de refletâncias

obtidos em função das cores.

Tabela 1 - Refletâncias de diversas superfícies

Superfícies Refletâncias Superfícies Refletâncias Superfícies Refletâncias

Muito escuras 0 – 15% Escuras 15 – 30% Muito claras 70 – 85%

Verdes 12 – 60% Amarelas 30 – 70% Brancas 85 – 100%

Castanhas 20 – 50% Claras 50 – 70% Espelhos 80 – 90%

Fonte - Dados extraídos de Vianna e Gonçalves, 2001, p. 337

7

Pela leitura da Tabela 1, pode-se inferir que, em salas com piso verde,

móveis escuros e pessoas com roupas escuras, ter-se-á considerável redução

de iluminância.

Para completar o quadro do descaso com as imensas possibilidades da

iluminação natural, a preocupação com a redução dos custos das obras levou a

se construir cada vez mais conjuntos com menor pé-direito (altura do piso ao

teto), que ia dos quase 5 m na arquitetura colonial portuguesa até o padrão

mínimo nas residências atuais, que é de 2,30 m, e em escritórios, de 3 m.

Conforme Hopkinson et al. (1975), o pé-direito é um dos fatores

contribuintes para a melhor iluminação natural das salas, assim como a área

envidraçada efetiva (área das molduras e caixilhos subtraída da área da

abertura da parede para a janela) e a posição das janelas, dentre outros

fatores.

Todo esse conhecimento pode ser aplicado na melhoria das condições

de conforto ambiental, especialmente para a iluminação natural. No entanto,

ainda há óbices para isso, o que é corroborado por Kowaltowski e Labaki

(2001): “a síntese da forma e sua estética são os objetivos principais no

projeto, enquanto o conforto dos usuários e a durabilidade da construção são

relegados como objetivos posteriores”.

Ainda conforme Kowaltowski e Labaki (2001), há problemas na

transferência do conhecimento da área científica para a área de projetos

arquitetônicos, pois “a pesquisa científica nem sempre engloba variáveis reais

complexas. Os exemplos da pesquisa não se adaptam ao projeto real com

facilidade. Os princípios da Física na construção não se aplicam aos

raciocínios de projeto na fase de criação. A linguagem científica raramente se

8

adapta ao meio do projetista”. E os autores continuam: “a pressão social e de

legislação é fraca, não promovendo a qualidade na construção. Avaliações

científicas e de pós-ocupação não são exigidas do projetista. As pressões reais

sobre o projeto são os prazos, limitações econômicas e o espírito inovador

estético relacionado à crítica em Arquitetura”.

No entanto, os resultados, tanto ambientais quanto econômicos, são

sustentáveis quando o paradigma passa a ser o da melhor utilização dos

recursos naturais (HAWKEN et al., 2000) e se projeta no custo das obras os

gastos com energia elétrica para iluminação, ar condicionado etc. No seu

tempo de vida útil, aproximadamente 60 anos (de acordo com informações

fornecidas pelo SINDUSCON/PR – Sindicato da Indústria da Construção Civil

do Paraná), as melhorias em iluminação e ventilação natural dos ambientes

construídos “abrem túneis nas barreiras dos custos”.

Em certos casos, dá-se a iluminação natural usando telhas de plástico

translúcido, reforçado com fibras de vidro, possibilitando a iluminação zenital

(superior), de grande eficiência, que pode ser e é também complementada por

iluminação natural lateral. Segundo Vianna e Gonçalves (2001), quando há

mais de 10% de utilização de iluminação zenital, existe concentração de calor.

No entanto, em um depósito pré-fabricado da Fábrica Robert Bosch, situada na

Cidade Industrial de Curitiba e visitada pelo autor do presente trabalho, que

apresenta a utilização de 30% de área de cobertura translúcida, não se

observou desconforto térmico, uma vez que o pé-direito é muito alto (mais de 6

metros) e sua destinação o almoxarifado de produtos metálicos, com pouco

tempo de permanência das pessoas no seu interior. A Figura 1 mostra o interior

deste galpão industrial. Note-se que, apesar de as lâmpadas estarem

9

apagadas, o ambiente é bastante claro. Neste galpão, a solução posta em

prática quanto à cobertura está revertendo em economia anual de R$

50.000,00 em energia elétrica, segundo depoimentos pessoais ao autor.

Figura 1 - Galpão da Robert Bosch do Brasil2 Figura 2 - Shopping Center Chrystal

Em edificações de mais alto padrão econômico, por exemplo, em

shopping centers, têm-se usado, também, coberturas de policarbonato, para

usufruir da iluminação natural, conforme ilustra a Figura 2, que mostra o interior

do Shopping Center Chrystal.

2 Todos os Gráficos, Figuras e Tabelas foram produzidos pelo autor, com exceção daqueles em que estiver indicada a fonte.

10

Sobre o policarbonato, há como fator positivo a transparência, que

ultrapassa a do vidro comum. No entanto, sua durabilidade, segundo Corato et

al. (2001), é de 5 a 7 anos, quando sua transparência original diminui devido ao

amarelamento. Além disso, apresenta baixa resistência a riscos e tem o

inconveniente de transmitir 85% dos raios infravermelhos, enquanto que o vidro

comum transmite 70%, o que se traduz em aumento do calor no ambiente. Esta

solução atende aos cânones da estética, mas pode mostrar-se inadequada

para climas tropicais e subtropicais, como os do Brasil, constituindo mais uma

cópia de soluções estrangeiras do que uma solução para iluminação natural.

Corato et al. (2001) apontam, ainda, a dificuldade de produtos de alta

tecnologia serem assimilados no Brasil, devido às barreiras econômicas, à falta

de interesse e à falta de incentivo para que sejam desenvolvidos em

conformidade com as demandas ambientais e econômicas do país. O que

ocorre é a limitação à adequação do já absorvido pelo mercado e à tentativa de

otimizar seu uso.

Finalmente, deve-se considerar, ainda, a construção dos edifícios ou

casas não se levando em conta as orientações mais adequadas em relação ao

Sol. Isto é gerado pela intensa especulação imobiliária e pela falta de políticas

públicas ou leis embasadas em conhecimentos ambientais científicos,

permitindo construir casas ou prédios virtualmente amontoados, o que gera

como conseqüência uma construção obscurecer as suas vizinhas.

11

1.2 JUSTIFICATIVA

O que levou à realização desta pesquisa foi o propósito de mostrar que é

possível fazer uso mais intenso e constante da iluminação natural em

ambientes específicos.

O advento da luz elétrica e sua praticidade para iluminar cada recinto

com a quantidade de luz desejada fizeram com que seu uso se intensificasse, a

ponto de a iluminação natural passar a ser pouco considerada, deixando de ser

preocupação na construção de casas, galpões industriais e edifícios.

Entretanto, a capacidade de gerar energia elétrica não é ilimitada. Assim, é

importante estudar meios de economizá-la.

O presente trabalho pretende avaliar a viabilidade do uso da iluminação

natural, especificamente em salas de aula de Instituições de Ensino Públicas.

Para isso, avaliou-se a contribuição de um recurso arquitetônico relativamente

antigo e atualmente pouco utilizado na construção: as prateleiras de luz, que

em algumas obras são chamadas de bandejas de luz (VIANNA e

GONÇALVES, 2001) e, na maioria dos trabalhos sobre iluminação natural,

mantêm o nome em inglês, light shelves (MAGALHÃES, 2001a, 2001b, 2001c;

GRAZIANO JR. E PEREIRA, 2001).

Neste trabalho, será adotado o termo prateleiras de luz, em português.

As prateleiras de luz são projeções integradas às paredes externas, como as

encontradas nos blocos antigos do CEFET/PR, projetados aproximadamente

em 1928 (não há informação precisa sobre a data).

12

1.3 OBJETIVOS

1.3.1 Objetivo geral

Este trabalho se propõe a demonstrar a viabilidade do uso da iluminação

natural em ambientes próprios destinados a salas de aula e a escritórios em

Instituições de Ensino.

1.3.2 Objetivos específicos

Esta pesquisa teve por objetivos específicos:

• monitorar iluminâncias em salas de aula e escritórios em períodos

específicos do ano; e

• comparar os valores obtidos nas salas escolhidas, em duas estações do

ano, considerando ou não o uso prateleiras de luz.

13

1.4 DELIMITAÇÃO DO ASSUNTO

Neste trabalho, será monitorada exclusivamente a iluminação natural,

isto é, proveniente da incidência direta ou indireta da luz solar sobre as

superfícies de trabalho de três salas de aula e de um escritório, com e sem a

contribuição das prateleiras de luz, na Unidade de Curitiba do CEFET/PR.

Os monitoramentos realizados neste trabalho complementam os feitos

em outro, no qual se avaliou a iluminação artificial, à noite.

1.5 ESTRUTURA DO TRABALHO

O trabalho é composto de cinco capítulos, além das Referências

Bibliográficas e dos Anexos.

Neste primeiro capítulo, foram apresentadas as considerações sobre a

iluminação em geral, mas com foco nos benefícios da iluminação natural, bem

como a justificativa do trabalho e seus objetivos.

No segundo, são definidos os conceitos e as unidades de medida para

a iluminação natural e definições conexas tais como as Normas da Associação

Brasileira de Normas Técnicas – ABNT para este assunto e os empecilhos para

o uso mais intenso da iluminação natural.

No terceiro, são descritos os materiais, os equipamentos, os métodos e

os ambientes monitorados.

14

No capítulo quatro, são mostrados os gráficos com os resultados dos

monitoramentos e suas interpretações.

No capítulo cinco, são apresentadas as conclusões a que a pesquisa

permitiu chegar, sugestões para o prosseguimento das pesquisas na linha do

presente trabalho, além de algumas recomendações.

15

2 ILUMINAÇÃO NATURAL EM SALAS DE AULA

É fundamental lembrar que as salas de aula são locais nos quais deve

haver conforto, não a ponto de gerar monotonia, mas ambiente de caráter

produtivo, com conforto térmico, acústico e visual, sendo este último obtido

através da iluminação, de preferência a mais natural possível (VIANNA e

GONÇALVES, 2001).

Considerando ambientes já construídos, sobram ainda algumas

variáveis importantes para melhorar a iluminância desses ambientes, como

será demonstrado neste trabalho.

A iluminação artificial suplementar não é objeto desta pesquisa. Deverá

ser vista como complementar, por não ser passível de ser suprimida pela

natural à noite ou em dias escuros.

Todos os valores de iluminação medidos serão sempre confrontados,

quanto à sua viabilidade, com os prescritos pela Norma da ABNT NBR5413, de

abril de 1992, por ser a mais atualizada e a que está em vigor.

Todos os países têm suas Normas para iluminação. Nelas, os valores

para as mesmas tarefas são equivalentes. Observa-se que, dentro de certos

parâmetros de conforto visual e até um limite, os níveis de iluminação foram

16

continuamente aumentados nas fábricas no período da Segunda Guerra

Mundial, para melhorar a acuidade e a produtividade, sendo mantidos no pós-

guerra. Chega-se a trabalhar, em algumas instalações, com valores de até

2.000 lux (MANUAL ABILUX, 1992; VIANNA e GONÇALVES, 2001). Nas

tarefas de aprendizado, este fator é importante, tendo sido, no entanto, às

vezes pouco seguido: há, por exemplo, inúmeras salas de aula que

apresentam brilhos com ofuscamento vindo de quadros negros ou brancos,

dificultando a leitura e o aprendizado (VIANNA e GONÇALVES, 2001).

Os resultados benéficos e os impactos ambientais favoráveis, com

lucros inesperados advindos de maior produtividade, menor índice de erros,

menor absenteísmo do trabalho e menor stress obtidos com o uso intensivo da

iluminação natural são amplamente descritos por Hawken et al. (2000): “o

maior conforto visual, térmico e acústico do prédio cria um ambiente de pouco

stress e de alto desempenho, que gera ganhos valiosos na produtividade do

trabalho”.

Em nossas salas de aula, quer-se, salvo melhor juízo, aumentar a

concentração nos estudos, no rendimento, no aprendizado e na satisfação dos

alunos e professores. Segundo Hawken et al. (2000), isto pode ser conseguido

melhorando diversas variáveis de conforto ambiental. De acordo com Vianna e

Gonçalves (2001), um mesmo texto, sob uma iluminância de 10 lux, poderá ser

lido a 35 cm; com 20 lux, a 40 cm; com 50 lux, a 45 cm; com 100 lux, a 48 cm;

e com 500 lux, a 59 cm. Trata-se de valores para visão normal, 20/20. Logo, a

variável em estudo, a iluminação natural, tem um peso importante, até agora

não quantificado. [Apesar de não serem estudados os aspectos oftalmológicos

e psicológicos neste trabalho, eles devem ser lembrados.]

17

É importante salientar, conforme Vianna e Gonçalves (2000) e

Hopkinson et al. (1975), que a iluminação dos ambientes considerados (assim

como outros de trabalho), devem proporcionar condições de boa visibilidade

para as tarefas próprias.1 No entanto, esta é função da capacidade visual

inerente aos indivíduos, à quantidade de luz proporcionada no ambiente ou ao

ponto de trabalho e, também, da adequada distribuição da iluminância no

recinto, para evitar problemas de adaptação desconfortável da visão devida

aos ofuscamentos. Isto quer dizer que não basta obter os níveis de

luminosidade indicados pela norma NBR5413 ou de outra que venha a

substituí-la ou aperfeiçoá-la, mas deve-se tratar das outras variáveis citadas,

isto é, o brilho e a distribuição da iluminação. A Figura 3 mostra o interior da

sala Q105 (monitorada neste trabalho) com a luz natural provocando

ofuscamento por incidência direta no piso e nas bancadas próximas às janelas.

Figura 3 - Interior da sala Q105, CEFET/PR, Unidade de Curitiba

1 Neste aspecto, há ainda outra componente: segundo informações pessoais de oftalmologistas com base em anamneses (Dr. Fernando Abib, CRM PR 12.231, Professor da Universidade Federal do Paraná – UFPR e Dr. Paulo G. J. Fadel, CRM PR 11.365), 20% das pessoas, mesmo com idade inferior a 40 anos, já excluídos do cálculo os cegos, têm alguma deficiência visual; após essa idade, estes índices aumentam. Daí pode-se deduzir que, melhorando a qualidade da iluminação/conforto visual nos locais de trabalho, os resultados serão benéficos tanto para o desempenho e conforto quanto para o aspecto financeiro. Estes resultados são confirmados por estudo realizado por Hawken et al. (2000), no Edifício Lockhead 157, em Sunnyvale, Califórnia. A empresa examinada utilizou um sofisticado sistema para aproveitar a luz natural, economizando três quartos da energia elétrica antes consumida. Também reduziu drasticamente o absenteísmo, em função dessas melhorias ambientais.

18

2.1 CONCEITUAÇÃO

Segundo Vianna e Gonçalves (2001) e Hopkinson et al. (1975), os raios

luminosos não são visíveis. Tem-se a sensação de luminosidade pela reflexão

dos raios de luz a partir da superfície dos objetos por eles atingidos e

devolvidos à vista.

Anderson (1989) define os raios luminosos da seguinte maneira: “A luz é

uma forma de radiação eletromagnética e sua propagação pode ser descrita

como um movimento ondulatório satisfazendo as equações de Maxwell para

muitas finalidades, como na Ótica Geométrica, onde a normal à frente de onda

é definida como um raio de luz”.

A luminosidade refletida é denominada luminância e a luminosidade

incidente, não visível, designada iluminância.

Matematicamente, a iluminância é expressa por:

Equação 1 – Equação da iluminância

E= ϕ/A

Onde

E: Iluminância, medida em lux

ϕ: fluxo luminoso, em lumen

A: Unidade de área em m2

Logo, 1 lux = 1lumen/m2

19

É importante ressaltar que a iluminância não é distribuída uniformemente

em todos os pontos de uma área dada. Por essa razão, considera-se a

iluminância média de vários pontos de uma determinada área, para se saber se

os valores estão dentro dos definidos pelas Normas da ABNT para a tarefa a

ser executada na área considerada.

Note-se que não é pelo fato de se tratar de Norma Brasileira, que esta

deverá necessariamente fornecer parâmetros ou valores diferentes dos

internacionais. Ao contrário, a NBR5413 foi baseada em normas internacionais

de iluminância.

2.2 ILUMINAÇÃO NATURAL

A preocupação com a economia de energia elétrica tende a conduzir à

pesquisa de meios naturais para obter a necessária iluminação. Segundo o

Manual ABILUX (1992), a combinação do controle da iluminância da janela e

da incidência da radiação solar direta são estratégias que podem significar uma

redução de até 50% do consumo da energia elétrica para iluminação em um

prédio.

No entanto, a iluminação fornecida pela luz do Sol não atinge

uniformemente todos os pontos de uma sala, nem a ilumina com a quantidade

de luz necessária para as mais diversas tarefas a serem realizadas nela,

(VIANNA e GONÇALVES, 2001; HOPKINSON et al., 1975). Para equacionar

esta situação, o Boletim CE - 02:135.02, da Comissão de Estudo de Iluminação

20

Natural em Edificações, dispõe de recomendações técnicas, as quais foram

adotadas neste trabalho.

Para que sejam obtidos os valores de iluminância recomendados pela

Norma NBR5413, pode-se, antevendo o(s) tipo(s) de atividade(s) a realizar nas

salas, projetar a iluminação natural a obter durante as horas de Sol, usando

várias técnicas como projeto de edifício que se beneficie ao máximo da

iluminação fornecida pelo Sol em seu caminho aparente, usando modelos de

simulação via computador (VIANNA e GONÇALVES, 2001; SICK, 2001;

KOWALTOWSKI e LABAKI, 2001; BITTENCOURT e FERREIRA, 2000). O

projeto pode ser realizado, ainda, de uma forma simplificada, mas nem por isso

menos eficaz, a partir dos métodos de cálculo propostos pelo Engenheiro Paulo

Sá, na década de 1930, no então Instituto Nacional de Tecnologia.

Quanto ao projeto dos ambientes em si, deve-se levar em conta, para

construções novas, a orientação que dê o melhor aproveitamento da luz do Sol

no inverno e no verão em sua trajetória diária aparente, bem como a posição

relativa das janelas com sua área útil (HOPKINSON et al., 1975; VIANNA e

GONÇALVES, 2001). É imprescindível considerar também o conforto térmico,

pois a incidência direta da luz solar, nos climas tropicais e subtropicais, tende a

elevar a temperatura das salas acima dos valores aceitos como confortáveis

(BOGO e VOSS, 2001; BOGO, 2001; VIANNA e GONÇALVES, 2001). No

presente trabalho, não se tratará especificamente do aspecto do conforto

térmico. É importante lembrar, apenas, que ele é uma variável importante do

conforto ambiental e sua preterição frente à iluminação natural pode conduzir

ao aumento da carga térmica nas salas consideradas, anulando a vantagem

obtida com a iluminação natural em estudo. Pois, de acordo com o Manual

21

ABILUX (1992), a quantidade de energia necessária para a refrigeração do

ambiente é maior que a necessária para a iluminação.

Como a luz do Sol deve penetrar por aberturas laterais ou zenitais, as

janelas devem ser projetadas com disposição, altura e vão livre útil (área da

abertura na parede menos área dos caixilhos) calculados em função das

dimensões, da geometria e da profundidade da sala (HOPKINSON et al., 1975;

SCARAZZATO e LABAKI, 2001), sendo isso válido também para o uso de

prateleiras de luz (VIANNA e GONÇALVES, 2001; TREGENZA, 1995;

MAGALHÃES, 2001a, 2001b, 2001c; GRAZIANO JR. e FERREIRA, 2001;

MANUAL ABILUX, 1992). Na iluminação zenital, deve-se evitar o ofuscamento

por incidência direta ou refletida da luz, como o aumento da temperatura

(VIANNA e GONÇALVES, 2001; HOPKINSON et al., 1975; MANUAL

ABILUX,1992). Por fim, devem ser consideradas, ainda, construções vizinhas,

árvores e/ou outras obstruções sombreadoras que interfiram na passagem da

luz natural às salas em questão (HOPKINSON et al., 1975; VIANNA e

GONÇALVES, 2001).

É importante frisar que, em se pretendendo obter resultados efetivos

com a iluminação natural, esta deve, salvo melhor juízo, fazer parte integrante

do projeto de construção. Isso por que alterações em janelas, telhados, forros,

inclusão de prateleiras de luz, dentre outras medidas, não previstas na fase de

especificação, tendem a aumentar os custos e o retrabalho, com resultados

nem sempre satisfatórios (MANUAL ABILUX, 1992; WESTPHAL e LAMBERTS,

2001; KOWALTOWSKI e LABAKI, 2001; HAWKEN et al., 2000).

Neste trabalho, não se pretende propor a substituição total da iluminação

artificial pela natural, pois o tempo total diário médio de iluminação natural, com

22

valores dentro da amplitude recomendada pela Norma NBR5413, que vão de

300 a 500 lux, não cobre todo o período diário de utilização, além dos dias com

nebulosidade alta e/ou de chuva.

23

2.3 ILUMINAÇÃO ARTIFICIAL

Neste trabalho, a iluminação artificial será considerada como

complementar à iluminação natural. Obtida mediante a eletricidade, sua

geração está ou nas mãos do Estado ou nas de grandes grupos econômicos,

apresentando tarifas sempre atualizadas em função do dólar americano e

dependente da criação de novas usinas, normalmente intensivas em capital.

A excessiva dependência de um insumo gerado com inversão de moeda

forte obtida geralmente por meio de empréstimos de organismos internacionais

e cuja implantação tende a interferir no meio ambiente, pode conduzir à

concentração de renda, de um lado, e ao esgotamento de recursos naturais, de

outro. Assim, sugere-se procurar alternativas poupadoras de um meio ambiente

que fatalmente tende à exaustão e de recursos financeiros, salvo melhor juízo,

escassos.

Segundo Vianna e Gonçalves (2001), “em São Paulo, os sistemas de luz

artificial consomem 40% da energia elétrica, em edifícios em que a maior

preocupação ainda é a questão do aspecto exterior. Conseqüentemente, esses

índices podem ser drasticamente reduzidos com a diminuição da dependência

dos sistemas artificiais de climatização e iluminação”.

24

2.4 PRATELEIRAS DE LUZ

2.4.1 Descrição e princípio físico

As prateleiras de luz são um recurso quase esquecido da arquitetura,

visto que não se as vê em prédios e casas construídos atualmente. No entanto,

têm demonstrado eficácia.

Há que se observar nas Figuras 5 e 6, que estas prateleiras de luz

sempre têm projeção para o interior da sala e, pela ilustração, pode-se deduzir

facilmente que sua projeção interna tem pelo menos três vezes a área da sua

correspondente projeção externa, o que não é o caso das prateleiras de luz nos

blocos antigos da Unidade de Curitiba do CEFET/PR.

Na literatura consultada, não foi encontrado um modelo matemático que

estabeleça quais as melhores dimensões das prateleiras, nem qual a melhor

altura relativa para sua instalação. No caso estudado, elas estão a 2,45 m do

piso, em um pé-direito de 3,10 m e em uma janela cuja altura é de 2 m. Esta

relação dá pouca amplitude de projeção para as partes mais profundas das

salas. Pela Figura 6, pode-se inferir que a altura mínima das prateleiras de luz

em relação ao piso seria de cerca de 30 cm acima da altura de pessoas de 2 m.

No caso em questão, as suas dimensões são: comprimento sempre

igual ao da sala, e largura ou projeção externa de 0,35 m, o que,

aparentemente, reduz a sua capacidade de projetar a luz incidente às partes

mais profundas das salas, comprometendo sua eficácia.

25

As prateleiras de luz referidas na literatura semelhantes às do presente

trabalho são fixas, além de a orientação do eixo do prédio não coincidir sempre

com a trajetória aparente do Sol. Isto parece reduzir sua eficiência além do

notório fato de que o Sol não permanece fixo em uma posição, mas tem uma

trajetória aparente, que vai do Leste ao Oeste. Para se beneficiar deste fato, as

prateleiras de luz deveriam poder acompanhar a trajetória diária do Sol, pois,

quanto maior a incidência de sua luz, maior a reflexão desta pelas prateleiras

de luz.

As prateleiras de luz são estruturas consideradas úteis para a projeção

de luz natural para dentro dos edifícios, nos sistemas de iluminação natural.

Estas estruturas podem estar integradas ou não às paredes das salas ou dos

edifícios, ser fixas, móveis (para acompanhar a trajetória aparente do Sol),

planas ou côncavas (VIANNA e GONÇALVES, 2001). Podem ter projeção

apenas externa, como também ser completadas com projeção que adentra às

salas, servindo esta projeção interna como beiral, suavizando o

deslumbramento e o ofuscamento provocados pela incidência direta da luz

solar que passará a ser refletida para o teto e alcançando maior profundidade

na sala. No caso do CEFET/PR, Unidade de Curitiba, as prateleiras de luz

foram construídas com projeção apenas exterior, o que tende a reduzir sua

eficiência.

Nos blocos antigos da Unidade de Curitiba do CEFET/PR, construídos

no início de 1930, pode-se ver elementos arquitetônicos com função de

prateleiras de luz no terço superior das janelas, conforme ilustra a Figura 4.

26

Figura 4 - Unidade de Curitiba do CEFET/PR, Bloco J, com as prateleiras de luz nos 1º e 2º andares, no terço superior das janelas. Assim, as prateleiras de luz, além de sua principal função, que é a de

projetar a luz natural para as partes mais profundas das salas, ainda aumentam

a uniformidade da iluminação, além de sua parte inferior servir como marquise,

protegendo as pessoas da incidência direta e/ou do ofuscamento nas áreas

próximas às janelas (VIANNA e GONÇALVES, 2001).

A Figura 5 mostra um corte esquemático do perfil de uma sala com

prateleira de luz. Observe-se, que a projeção interna tem o triplo da superfície

da externa.

Figura 5 – Corte esquemático de uma sala com prateleira de luz. Fonte: Vianna e Gonçalves, 2001, p. 147.

27

A Figura 6 ilustra o funcionamento da prateleira de luz. A parte inferior

da prateleira de luz ameniza a luz direta vinda de fora, reduzindo o

ofuscamento por insolação direta. No caso da Figura 6, existem também

venezianas para reduzir a incidência direta da luz solar.

Figura 6 - Corte esquemático, detalhado e descritivo do funcionamento de uma prateleira de luz em uma sala. Fonte: Manual ABILUX, 1992, p. 15.

Ainda na Figura 6, a janela, seu peitoril, a altura e as dimensões da

prateleira de luz, conforme sugere o desenho, conduzem a um bom

aproveitamento da luz natural, ao mesmo tempo em que protegem a região

próxima à janela dos efeitos negativos do ofuscamento.

28

2.4.2 Janelas

As janelas são os lugares por onde a iluminação natural lateral penetra,

além do calor e da ventilação, quando desobstruídas.

Basicamente, as janelas podem ser divididas em:

§ altas e estreitas;

§ altas e largas;

§ largas e horizontais;

§ dispostas em paredes opostas;

§ dispostas em paredes adjacentes;

§ em sacadas;

§ em arcos (bow windows ); etc.

Para que cumpram a sua função primordial de deixar entrar a luz do Sol

e que ela penetre até a profundidade da sala, há algumas condições

geométricas que devem ser satisfeitas, como: seu vão deve ser ou estar livre

de bandôs, cortinas escuras ou outros obstáculos que interfiram no livre trajeto

da luz (VIANNA e GONÇALVES, 2001; HOPKINSON et al., 1975; CARVALHO,

1970).

As referidas condições dizem respeito às posições relativas das janelas

nas paredes que as contêm, assim como seu formato e, principalmente, suas

dimensões em relação à profundidade da sala.

A quantidade de luz natural que pode penetrar em um recinto depende

da área da abertura ou vão da janela. No entanto, se a área perdida devido aos

caixilhos, grades ou nervuras da própria janela é considerável, v. g., maior do

que 10% da área envidraçada, as perdas por obstrução reduzem em muito a

29

iluminância da sala (HOPKINSON et al., 1975). Isto é particularmente

importante quando essa perda vai até a 30% ou mais, como é o caso de

janelas com esquadrias em madeira, como nas salas J003 e N005, cuja

iluminância foi monitorada neste trabalho. Também é importante que os

caixilhos não sejam fonte de ofuscamento por reflexão da luz recebida.

As Figuras 7, 8 e 9 apresentam desenhos esquemáticos de janelas com

percentuais de obstrução variados, devidos aos caixilhos,

Figura 7 – Janela 1: 10% Figura 8 – Janela 2: 25% Figura 9 – Janela 3: 40% Fonte: HOPKINSON et al.,1975

As figuras acima ilustram janelas cujas esquadrias, nervuras e réguas

ocupam 10%, 25% e 40% da área de vão, respectivamente. Estes valores

devem ser descontados da área do vão, para se ter a área envidraçada efetiva

ou real, que será a que dará passagem ao fluxo luminoso.

A Figura 10 mostra as janelas da sala N005, vistas de dentro para fora,

fotografadas sem flash. Nestas janelas, é visível a obstrução da entrada de luz

natural devida às dimensões dos caixilhos.

30

Figura 10 - Janelas da sala N005 - Caixilhos e divisão entre as duas janelas comprometendo a passagem da luz natural.

Para a iluminação natural em salas de aula ou escritórios no CEFET/PR,

Unidade de Curitiba, é importante ter um referencial de altura com respeito ao

piso, a partir do qual se deve considerar como útil ao propósito a iluminação na

quantidade ou intensidade necessária. Assim, conforme Vianna e Gonçalves

(2001) e Hopkinson et al. (1975), os peitoris devem estar a pelo menos 0,85 m

acima do piso, pois a altura média das mesas de trabalho vai de 0,75 m a 0,80

m ou, eventualmente, até 0,85 m (os valores encontrados na prática não são

referenciais fixos e nem sempre obedecem a um padrão ou norma quanto à

sua altura). Iluminar alturas inferiores não atende ao propósito de iluminar a

superfície de trabalho, que são as mesas e/ou escrivaninhas e não o piso.

Outrossim, segundo os mesmo autores, é importante que as bordas superiores

das janelas estejam o mais próximo possível do teto, pois, assim, se diminuem

as áreas escuras que as rodeiam e se projeta maior quantidade de luz para as

partes mais distantes das janelas.

31

Na Figura 11, tem-se uma vista interna da sala J003, às 12 horas do dia

13 de fevereiro de 2003, no horário de verão: as janelas têm sua borda superior

próxima do teto, o peitoril está a 1,01 m (aprox.) do piso e as superfícies de

trabalho estão a 0,75 m do piso, portanto, 24 cm abaixo do peitoril das janelas.

A foto mostra as janelas, seus peitoris e as superfícies de trabalho. Há também

reflexão da luz solar sobre o móvel da direita, capaz de produzir ofuscamento.

Figura 11 - Sala J003 do CEFET/PR, mostrando as janelas, seus peitoris e as superfícies de trabalho.

Ainda, para se conseguir distribuição mais uniforme da iluminância pela

sala, o bordo superior das janelas deve situar-se a uma altura igual ou maior

que a metade da profundidade da sala em questão (VIANNA e GONÇALVES,

2001; HOPKINSON et al., 1975). Janelas altas e largas, nas quais estas

medidas foram observadas, permitiram melhor distribuição da luz natural no

ambiente. No entanto, janelas baixas e largas, cujo peitoril se situa abaixo do

plano de trabalho, propiciam grande iluminância nas áreas próximas a elas, o

que não atende à necessidade de se iluminar da maneira mais uniforme toda a

32

sala. No caso da sala J003, o item da altura das janelas e sua relação com a

profundidade da sala estão satisfeitos, como o mostram as iluminâncias

monitoradas, pois a luz natural produz iluminância por todo o ambiente, de

forma razoavelmente uniforme, com contribuição da prateleira de luz.

2.5 TENDÊNCIAS DA ILUMINAÇÃO

Neste campo, despontam duas tendências complementares, sendo a

primeira a da produção e disponibilização de lâmpadas com maior rendimento

lumínico (mais iluminância por potência instalada de iluminação), e a segunda,

o uso crescente do conceito da iluminação natural, presente em projetos de

maior valor agregado, como no interior da Igreja de Santo Agostinho, em

Curitiba (Figura 12), ou em shopping centers em geral.

Figura 12 - Igreja de Santo Agostinho, no bairro Ahú, Curitiba/PR

33

Esta igreja apresenta excelente exploração da iluminação natural, bem

ao contrário da tendência tradicional, que era a de manter estes locais com

pouca iluminação.

Tanto no exemplo da Figura 2, apresentada anteriormente e que mostra

uma foto da ala central do Shopping Center Crystal, no bairro Batel em

Curitiba, quanto no da Figura 12, a Igreja de Santo Agostinho, os conceitos de

iluminação natural foram bem explorados e aplicados.

Ao examinar esses dois exemplos, observa-se que tanto um, o Shopping

Center Crystal, local de comércio e passeio, quanto o outro, a Igreja, apesar de

constituírem construções com finalidades diversas, tiveram os mesmos

conceitos aplicados e obtiveram resultados equivalentes. Além disso, já foi

ilustrado o uso intenso da iluminação natural na Figura 1, que mostra o Galpão

Industrial da Robert Bosch do Brasil, na Cidade Industrial de Curitiba.

Estes três casos não pretendem ser conclusivos ou esgotar o assunto, e

nem mesmo propor que já se tem uma tendência marcante pela opção em

direção à maior utilização da iluminação natural. Mostram, sim, que os clientes,

que têm a palavra final quanto à estética e ao uso das construções em apreço

e ali aplicam seus recursos, já estão cônscios das possibilidades da iluminação

natural, pelo menos no que diz respeito aos efeitos estéticos e de conforto que

promovem.

Há que considerar, que projetos com iluminação natural ainda encontram

algumas barreiras nos custos iniciais, pois os materiais mais apropriados para

a transparência de janelas, tetos ou abóbadas com cobertura de policarbonato

ou até a condução da luz solar por tubos espelhados etc., são, ainda, muito

caros se comparados às soluções convencionais rápidas e dominadas isto é, o

34

simples acréscimo de lâmpadas elétricas. Além disso, seu uso é visto ainda

como luxo, sendo seus insumos normalmente tributados, sem preocupação

com a economia de energia elétrica na iluminação que poderão gerar. Isso

ocorre totalmente na contramão das práticas descritas por Hawken et al.

(2000), em que os governos estaduais reduziram os impostos dos produtos

ambientalmente corretos para possibilitar a sua disseminação. Este óbice

retardará por mais algum tempo a adoção das soluções da iluminação natural,

pois, como já mencionado, ela deve levar em conta, também, a carga térmica

provocada pela incidência direta da luz solar e exigirá estudos para encontrar

soluções viáveis. Mesmo que as soluções não impliquem a aquisição de

implementos caros e ou sofisticados, seu estudo certamente não acontecerá

gratuitamente. Estes aspectos tendem, inicialmente, a aumentar os custos e a

retardar o emprego destas soluções, pois, como mencionado, os clientes

também devem conhecer a solução da iluminação natural e poder optar por

ela. Isto eventualmente farão, se ela for convenientemente divulgada, deixando

de ser uma curiosidade estética ou um modismo ecológico passageiro.

35

3 METODOLOGIA

Neste capítulo, são apresentadas as estações do ano escolhidas, os

critérios para a escolha das salas a monitorar, as salas avaliadas, o

equipamento utilizado e os procedimentos adotados no monitoramento

lumínico dessas salas.

3.1 ESTAÇÕES DO ANO ESCOLHIDAS PARA O MONITORAMENTO DA

ILUMINÂNCIA EM SALAS DE AULA E ESCRITÓRIOS

Foram escolhidas as estações de inverno e de verão, dado que para as

condições climáticas de Curitiba, estas duas apresentam diferenças notáveis

de iluminância, o que não acontece entre primavera e verão ou outono e

inverno. Outrossim, era importante poder realizar os trabalhos de

monitoramento da iluminação em datas e horários onde houvesse a menor

interferência possível nos trabalhos normais das salas escolhidas.

36

3.2 CRITÉRIO PARA A ESCOLHA DAS SALAS A MONITORAR

A Unidade de Curitiba do CEFET/PR é constituída, fundamentalmente,

de dois tipos ou duas tipologias de prédios: os blocos antigos, projetados

aproximadamente em 1928 e implantados aproximadamente em 1930,

construção em alvenaria convencional, paredes duplas de tijolos; e os blocos

novos, datados aproximadamente de 1975, na modalidade de pré-fabricados

de concreto.

Os blocos antigos possuem, em toda a sua volta e nos dois andares,

elementos arquitetônicos que podem ser chamados de prateleiras de luz ou

bandejas de luz, objeto de estudo deste trabalho. Os blocos pré-fabricados não

as possuem. Outrossim, os blocos antigos estão dispostos segundo quatro

quadrantes, com salas em posições diametralmente opostas; os novos,

também têm posições diametralmente opostas, embora não estejam

construídos em todos os quadrantes. Desta forma, têm-se duas salas com

prateleiras de luz, v. g., as salas J003 e N005 dos blocos antigos, e as salas

Q102 e Q105, dos blocos novos. A sala J003 pertence à Diretoria de Relações

Empresariais, a N005 era o Laboratório de Línguas1 e as salas Q102 e Q105

são Laboratórios de Eletrônica.

1 Esta sala foi reformada e, atualmente, não apresenta as características presentes no período em que as medições relatadas nesta pesquisa foram realizadas.

37

3.3 CRITÉRIO PARA DEMARCAÇÃO DOS PONTOS PARA

MONITORAMENTO

As salas escolhidas tiveram a sua área dividida em uma malha de

pontos eqüidistantes entre si e das paredes, conforme prescreve o

procedimento do Projeto 02:135.02-004:1997 da ABNT: Procedimentos de

Iluminação Natural – Parte 4: Verificação experimental das condições de

iluminação interna de edificações. Método de ensaio – Projeto 02:135.02-004:

1997, CB-02 – Comitê Brasileiro de Construção Civil, CE-02:135.02 –

Comissão de Estudo de Iluminação Natural de Edificações.

. Esses mesmos pontos foram utilizados em outro trabalho (KRÜGER et

al., 2002), para determinação da iluminação artificial complementar.

3.4 METODOLOGIA PARA A MEDIÇÃO DA ILUMINÂNCIA E

EQUIPAMENTOS USADOS

Neste trabalho, usou-se o método da medição direta da iluminância com

luxímetro digital, em ambientes reais, chamado Fotometria Física ou Objetiva,

com luxímetro digital, de leitura direta, em lux. A Figura 13 mostra a fotografia

do fotômetro digital empregado e a banqueta usada como apoio.

38

Figura 13 – Fotômetro digital marca ICEL, modelo LD500, com três escalas: a) de 0 a 999 lux; b) de 1000 lux a 9.999 lux; e c) de 10.000 lux a 1.000.000 lux

A unidade de medida é o lux, em conformidade com o contido na Norma

da ABNT NBR 5413, de abril de 1992, que trata dos índices de iluminância

para as mais diversas atividades, acrescido das recomendações do documento

acima citado.

Os monitoramentos foram conduzidos simultaneamente nas quatro

salas, durante três dias, no Inverno e no Verão, por três equipes de duas

pessoas; e por uma só, na sala J003. Os resultados desses três dias em

ambas as estações foram consolidados para um dia médio, isto é, um dia que

representa as médias das medições.

O luxímetro foi apoiado sobre uma banqueta com 0,77 m de altura, igual

à das superfícies de trabalho cuja iluminância seria monitorada.

39

Para reduzir a interferência do observador nos resultados, este se

mantinha à distância de 2 metros do luxímetro e em direção oposta ao fluxo

luminoso, pois foi observado que nestas condições não se interferia nos

resultados.

Os monitoramentos, realizados com luz acesa e só com a luz natural,

foram feitos durante o período mais significativo do dia, isto é, das 9h às 17h,

com variações a serem observadas nas tabelas respectivas. Eram sempre

iniciados a partir da porta de entrada, onde estava sempre o ponto 1, seguiam

ao ponto 2 e deste até o último ponto.

As prateleiras de luz, nas salas J003 e N005, foram forradas com

cartolina branca opaca, pois estavam pintadas de verde-claro (coloração do

CEFET/PR, Unidade de Curitiba), pouco contribuindo para a reflexão da luz.

Estas eram ora removidas ora recolocadas para monitorar seu desempenho.

Na sala J003, dotada de janelas nos dois lados, obscureceu-se uma

delas, a lateral, com papel opaco, criando-se uma situação de inexistência de

janela, pois na sua correspondente N005 não havia janela lateral.

Nas salas Q105 e Q102, as cortinas foram enroladas e presas para

reduzir sua obstrução à passagem da luz natural.

Há uma diferença acentuada entre Inverno e Verão, pelo menos em

termos de temperatura e iluminação natural. Por vezes, há Inverno mais seco

com melhor iluminância do que no Verão, este bastante encoberto por nuvens.

Assim, as medições de Inverno e de Verão, em geral, atendem à necessidade

de se determinar a iluminância natural nas salas de aula e estão dentro das

condições preconizadas pelo Método de Ensaio das Normas citadas. Desta

forma, se houver boa iluminação e a iluminância atender aos parâmetros

40

definidos pela Norma NBR 5413/1992, para os trabalhos nas salas monitoradas

no Inverno, esta atenderá também as condições da iluminância do Outono; e

os monitoramentos efetuados no Verão, por sua vez, atenderão também as da

Primavera.

3.5 DESCRIÇÃO DAS SALAS MONITORADAS

Para a localização das salas escolhidas para monitoramento, mostrar-

se-á inicialmente a planta baixa da Unidade de Curitiba do CEFET/PR (Figura

14) e, a seguir, as plantas baixas, cortes e fotografias pertinentes, na seguinte

ordem: sala J003, sala N005, sala Q102 e sala Q105.

41

Figura 14 - Planta baixa da situação do CEFET/PR - Unidade de Curitiba2 Observação: Em verde, estão hachuradas as salas monitoradas neste trabalho

2 Todas as plantas apresentadas neste trabalho foram fornecidas pelo Departamento de Projetos - DEPRO - CEFET/PR.

42

A Figura 15 mostra a planta baixa e detalhes da sala J003.

Figura 15 - Sala J003, planta baixa e corte vertical

A seguir, as Figuras 16 e 17 mostram mais detalhes da sala J003. Na

Figura 16, tem-se o corte vertical da sala, mostrando as prateleiras de luz, a

janela frontal e o peitoril. Ao lado, na Figura 17, mostra-se a planta baixa da

mesma sala J003 com a orientação de sua fachada para NW (Noroeste) e os

pontos demarcados no piso para o monitoramento da iluminação natural.

43

Figura 16 - Sala J003 – corte vertical

Figura 17 - Sala J003 – pontos monitorados

Na Figura 18, são mostrados detalhes da posição das janelas da sala

N005, e na Figura 19, os pontos para o monitoramento da iluminância e a

orientação de sua fachada, que é para Sudeste (SE).

44

Figura 18 – Sala N005 – perfil da sala mostrando a posição da prateleira de luz na parte superior da janela, lado esquerdo

Figura 19 – Sala N005 – pontos monitorados

A Figura 18 apresenta o corte vertical da sala N005, mostrando o perfil

da parede que contém a prateleira de luz, a janela frontal e o peitoril.

N

45

Nas Figuras 20 e 21 são mostradas as plantas baixas das salas Q102 e

Q105. Estas duas salas têm a mesma geometria e dimensões, mas a

orientação de suas fachadas é oposta. A orientação da Q102 é para SE

(Sudeste) e está localizada no 2º piso do bloco paralelo à Avenida Silva Jardim.

Por sua vez, a sala Q105 tem orientação de sua fachada para NW (Noroeste),

de frente para o pátio de esportes.

N

Figura 20 – Sala Q102 – pontos monitorados

N

Figura 21

21 – Sala Q105 – pontos monitorados

46

3.6 LEVANTAMENTO DOS DADOS

O observador deslocava em cada sala banquetas como a apresentada

na Figura 13, a partir do ponto 1 e seguindo a sua numeração crescente, até o

último, de acordo com as demarcações destes pontos nas Figuras 17, 19, 20 e

21. As leituras eram feitas após, no máximo, 5 segundos de incidência do fluxo

luminoso, tempo suficiente para a estabilização dos números no visor. É

importante salientar que a variação em ambas as estações era grande e não

havia um valor estável por tempo maior do que o citado, sendo mais comuns

variações a cada segundo, tanto para mais quanto para menos.

Os valores da iluminância em cada ponto eram então anotados em uma

tabela própria, registrando-se o horário e a situação observada: luz acesa, luz

apagada, com prateleiras de luz ou sem prateleiras de luz. Esses resultados,

nas salas J003 e N005, eram resumidos num dia chamado dia médio, numa

planilha, gerando-se uma média aritmética dos pontos dois a dois; e nas salas

Q102 e Q105, gerava-se a média de três pontos. Este procedimento visava

adequar a criação de um ponto médio calculado entre dois e três, medidos à

mesma distância da janela.

A cada uma das quatro salas coube uma equipe de monitoramento,

normalmente composta de uma só pessoa para os monitoramentos da sala

J003. Esta preparava o ambiente, isto é, cobria e descobria as janelas,

deslocava a banqueta, lia os valores no luxímetro e anotava os resultados; para

as salas N005, Q102 e Q105, havia uma equipe de duas pessoas. Foi a

maneira escolhida para se efetuar as medições nos mesmos dias e mesmos

47

horários. Este procedimento foi repetido por três dias consecutivos no verão e

no inverno. Os valores monitorados foram tabulados e calculados via Software

Microsoft Excel 2000.

48

4 ANÁLISE DOS DADOS

Com os dados obtidos e tabulados, foram gerados gráficos de inverno e

de verão para cada uma das salas, com o objetivo de avaliar as iluminâncias

nestas duas estações e de comparar os resultados das salas com prateleiras

de luz em orientações de fachadas opostas, além de avaliar os resultados dos

monitoramentos nas salas sem as prateleiras de luz.

4.1 RESULTADOS DE VERÃO

Para todas as salas escolhidas, foram procedidos monitoramentos de

verão e inverno. Os resultados são mostrados a seguir, inicialmente para o

verão.

49

4.1.1 Sala J003 (Verão de 2001)

As Figuras 22 a 29 mostram os gráficos com os resultados dos

monitoramentos das iluminâncias na sala J003 e as situações em que foram

realizados.

Sala J003 - dias 23, 24 e 25 de jan./2001 Situação 1: prateleira branca, janela totalmente livre,

luz apagada

100

300

500

700

900

10:00 12:00 14:00 16:00

HORÁRIO (Verão)

ILU

MIN

eÂN

CIA

(lux

)

5 e 6 3 e 4 1 e 2NBR5413

Sala J003 - dias 23, 24 e 25 de jan./2002 Situação 2: prateleira branca, 1/4 sup. da janela livre,

3/4 inf. da janela encoberta, luz acesa

0100200300400500600700800900

10:00 12:00 14:00 16:00

HORÁRIO (Verão)

ILU

MIN

ÂN

CIA

(lux

) 5 e 6 3 e 41 e 2NBR5413

Figura 22 – Sala J003, Situação 1

Sala J003 - dias 23, 24 e 25 jan../2001 Situação 3: prateleira verde, 1/4 sup. da janela livre,

3/4 inf. da janela encoberta, luz apagada

100

300

500

700

900

1100

1300

10:00 12:00 14:00 16:00

HORÁRIO (Verão)

ILU

MIN

ÂN

CIA

(lux

)

5 e 6 3 e 4 1 e 2NBR5413


Sala J003 - dias 23, 24 e 25 de jan./2001 Situação 4: prateleira verde, 1/4 sup. da janela livre,


200300400500600700800900

1.0001.1001.2001.3001.4001.5001.6001.700

10:00 12:00 14:00 16:00

HORÁRIO (Verão)

ILU

MIN

ÂN

CIA

(lu

x)

5 e 6 3 e 41 e 2

NBR5413

Figura 24 – Sala J003, Situação 3 Figura 25 – Sala J003, Situação 4

50

Sala J003 - dias 23, 24 e 25 de jan./2001

Situação 5: prateleira verde, janela totalmente livre, luz apagada

0

200

400

600

800

1.000

1.200

1.400

10:00 12:00 14:00 16:00

HORÁRIO (Verão)

ILU

MIN

ÂN

CIA

(LU

X)

5 e 6 3 e 4 1 e 2

NBR5413


Sala J003 - dias 23, 24 e 25 de jan./2001 Situação 6: prateleira verde, 1/4 sup. da janela livre,


0

200

400

600

800

1.000

1.200

1.400

1.600

10:00 12:00 14:00 16:00

HORÁRIO (Verão)

ILU

MIN

ÂN

CIA

(lu

x)

5 e 6

3 e 41 e 2

NBR5413


Sala J003 - dias 23, 24 e 25 de jan./2001 Situação 7: prateleira branca, janela totalmente livre,

luz apagada

100

200

300

400

500

600

700

800

900

10:00 12:00 14:00 16:00

HORÁRIO (Verão)

ILU

MIN

ÂN

CIA

(lu

x)

5 e 6 3 e 4

1 e 2NBR5413

Sala J003 - dias 23,24 e 25 de jan./2003

Situação 8: prateleira branca, janela totalmente livre, luz acesa

200300400500600700800900

1.0001.1001.2001.3001.400

10:00 12:00 14:00 16:00

HORÁRIO (Verão)

ILU

MIN

ÂN

CIA

(lu

x)

5 e 6 3 e 4

1 e 2NBR5413


Observe-se que a sala J003 apresentava trânsito regular de pessoas,

por ser sala de Diretoria. Este trânsito interferia na absorção da luz, reduzindo

a iluminância monitorada no local, ocorrendo situações nas quais as

contribuições esperadas das prateleiras de luz não eram obtidas devido a estas

51

interferências. Em outras situações, nas quais não havia o trânsito de pessoas,

as cortinas estavam fechadas e a luz apagada, a iluminância era superior à

obtida com as prateleiras de luz ativas, as janelas livres e a luz apagada.

4.1.2 Análise dos gráficos da sala J003 (Verão de 2001)

No gráfico da Figura 22, mostra-se a Situação 1 (janelas totalmente

cobertas, deixando apenas livre a clarabóia para a passagem da luz refletida

pela prateleira de luz), em que os 300 lux recomendados pela Norma NBR

5413 são obtidos entre as para os pontos 3, 4 5 e 6, durante todo o perído

monitorado e, os pontos 1 e 2 precisam de luz artificial durante todo o período,

mas a prateleira de luz contribui para que, mesmo de baixa intensidade, a

iluminância nos pontos 1 e 2 apresente quase uniformidade.

No gráfico da Figura 23, tem-se a Situação 2, que corresponde à

Situação 1 acrescida de iluminação artificial. Esta tem contribuição expressiva,

aumentando a iluminância já referida na Situação 1 em 200 lux, na média,

durante todo o período, mesmo quando seu acréscimo é dispensável, e. g., nos

pontos 3 e 4 pela manhã e nos pontos 5 e 6 o período todo, caracterizando um

desperdício de energia elétrica.

Neste aspecto, cabem as observações da tabela apresentada por

Vianna e Gonçalves (2001) sobre os níveis de iluminância de um objeto e a

distância para a sua visibilidade, conforme ilustra a Tabela 2:

52

Tabela 2 - Níveis de iluminância de um objeto e a distância para a sua visibilidade

Nível de iluminância (lux) Distância para igual visibilidade (cm)

10 35

20 40

40 45

100 48

200 53

500 59

1000 63

Isto posto, há que se procurar os níveis mais elevados de iluminância,

com a luz natural, mas sem criar ofuscamento.

Na Figura 24, o gráfico da iluminância apresenta a Situação 3 com

iluminâncias altas para os pontos 3 e 4 e 5 e 6, obtidas sem contribuição

efetiva da prateleira de luz, pois estava na sua cor verde clara e sem luz

artificial, mesmo com cortinas inferiores fechadas. Infere-se que esses valores

tenham sido obtidos, excepcionalmente, por não haver trânsito de pessoas

durante o monitoramento. Os pontos 1 e 2 continuam com iluminância uniforme

e abaixo dos 300 lux recomendados pela Norma NBR5413, necessitando,

assim, de iluminação artificial complementar.

Na Figura 25, tem-se a Situação 4, que é a Situação 3 acrescida de

iluminação artificial, produzindo muito bons níveis de iluminância para os

pontos 1 e 2, ótimos para os pontos 3 e 4 e excesso de iluminância para os

53

pontos 5 e 6, sugerindo desperdício de energia elétrica, e levando a iluminância

a níveis de desconforto visual ou ofuscamento para tarefas de escritório ou sala

de aula.

Na Figura 26, Situação 5, o gráfico mostra a iluminância sem

contribuição da prateleira de luz, com as janelas descobertas. Mais uma vez,

não houve interferência de trânsito de pessoas durante o monitoramento. Os

pontos 1 e 2 continuam com iluminância próxima ou abaixo do valor

recomendado pela Norma NBR 5413. Os pontos 3 e 4 apresentam-na durante

o período monitorado com 500 lux, portanto, superior à recomendada pela

Norma NBR5413 e dentro do valor ideal. Por sua vez, os pontos 5 e 6

apresentam-na em excesso, sugerindo insolação direta sobre o plano de

trabalho e calor excessivo, no momento do monitoramento.

Na Figura 27, o gráfico apresenta a Situação 6, que é a Situação 5

acrescida da contribuição da luz artificial. Esta contribuição se mostra

necessária apenas para os pontos 1 e 2, sistematicamente com insuficiente

iluminância devido à sua grande distância da janela (3,93 m: grande, em

função das dimensões da sala). Os pontos 3 e 4, e 5 e 6, têm excesso de

iluminância nas horas em que foram monitorados, sugerindo possibilidade de

ofuscamento e desperdício de recursos com o acréscimo da luz artificial. Neste

caso, poder-se-ia usar circuitos independentes em função da distância em

relação à janela (apenas nos pontos 1 e 2).

54

A Figura 28 apresenta o gráfico da Situação 7, com contribuição efetiva

da prateleira de luz, janelas livres e luzes apagas. Os pontos 1 e 2, que

sistematicamente apresentavam iluminância insuficiente sem a prateleira de

luz, continuam a apresentá-la durante todo o período.Já os pontos 3 e 4, a têm

dentro dos padrões da Norma NBR5413 até praticamente às 16h. Os pontos 6

e 5 continuam com excesso de iluminância durante todo o período monitorado.

Pode-se aventar a hipótese de que, se a prateleira de luz em questão tivesse

para dentro da sala uma projeção igual ou maior do que a externa, reduziria a

intensidade da luz natural nos pontos 5 e 6 e projetaria maior incidência da

mesma para os pontos 1 e 2, mais afastados.

Na Figura 29 tem-se a Situação 8, que corresponde a Situação 7

acrescida de iluminação artificial. Pelos resultados mostrados neste gráfico e

comparando-o com o da figura 28, deduz-se que, há excesso de iluminância ao

se aportar a contribuição da luz elétrica, que na verdade só será necessária

nos pontos 1 e 2.

A partir da análise dos gráficos apresentados, pode-se concluir que as

estruturas tipo prateleiras de luz podem contribuir, efetivamente, para a

melhoria da distribuição uniforme da iluminância e para o conforto visual interno

das salas de aula com luz natural, difundindo-a no ambiente com redução do

ofuscamento, em salas de aulas e de escritórios, no verão, havendo luz solar

incidente.

55

4.1.3 Sala N005 (Verão de 2001)

Observe-se que se considerou apenas luz apagada (Situações 1, 3, 5 e

7). A Figura 30 mostra o gráfico da sala N005 na Situação 1, onde só a

prateleira de luz contribuía com projeção de luz através das clarabóias (1/4

superior da janela), pois as janelas estão cobertas e a luz apagada. Por sua

vez, no gráfico da Figura 31, a prateleira de luz não teve atuação efetiva, pois

estava na sua cor verde clara e a luz da sala apagada.

Sala N005 - dias 23, 24 e 25 de jan./2001Situação 1: prateleira branca, 1/4 sup. da janela livre,


050

100150200250300350

10:00 12:00 14:00 16:00

HORÁRIO (Verão)

ILU

MIN

ÂN

CIA

(lu

x)

6 e 5 4 e 3

2 e 1

NBR5413

Sala N005 - dias 23, 24 e 25 de jan../2001 Situação 3: prateleira verde, 1/4 sup. da janela livre,


050

100150200250300350

10:00 12:00 14:00 16:00

HORÁRIO (Verão)

ILU

MIN

ÂN

CIA

( lu

x)

6 e 5

4 e 3

2 e 1

NBR5413

Figura 30 – Sala N005, Situação 1 Figura 31 – Sala N005, Situação 3

56

Sala N005 - dias 23, 24 e 25 de jan./2001

Situação 5: prateleira verde, janelas totalmente livres, luz apagada

100150200250300350400450500550

10:00 12:00 14:00 16:00

HORÁRIO (Verão)

ILU

MIN

ÂN

CIA

(lux

)

6 e 5 4 e 3 2 e 1NBR5413

Sala N005 - dias 23, 24 e 25 de jan./2001

Situação 7: prateleira branca, janelas totalmente livres, luz apagada

100

200

300

400

500

600

10:00 12:00 14:00 16:00

HORÁRIO (Verão)

ILU

MIN

ÂN

CIA

(lu

x)

6 e 5

4 e 3

2 e 1

NBR5413


O gráfico da Figura 32 apresenta a Situação 5, na qual as prateleiras de

luz estão inativas isto é, na sua cor verde, as janelas livres e a luz apagada.

Na Figura 33, o gráfico mostra a Situação 7 que é a Situação 5 com a

prateleira de luz participando efetivamente: estava coberta com a cartolina

branco-fosca, refletindo luz para o interior da sala N005.

Como se pode observar comparando os gráficos das Figuras 32 e 33, a

contribuição das prateleiras de luz, pela própria situação da fachada (SE) da

sala N005 com sombreamentos diversos, se dá principalmente no sentido de

uma iluminância mais uniforme, difundida pelos pontos 1 e 2. O gráfico da

Figura 33, Situação 7, mostra claramente a queda mais suave dos níveis de

iluminância, principalmente nos pontos 1 e 2, nos quais se observa maior

permanência dos valores medidos. Como as prateleiras de luz atuam segundo

o princípio da reflexão dos raios de Sol recebidos na prateleira, projetados para

o teto, o fato de não haver incidência de radiação solar direta sobre a fachada

(SE) torna esse recurso arquitetônico, nesse caso, ineficaz.

57

4.1.4 Sala Q102 (Verão de 2001)

Sala Q102 - dias 23, 24 e 25 de jan./2001Situação 1: janelas totalmente livres, luz apagada

90200310420530640750860970

1.0801.1901.3001.4101.520

12:00 14:00 16:00

HORÁRIO (Verão)

ILU

MIN

ÂN

CIA

(lux

)

15 14 1312 11 109 8 7 6 5 4 3 2 1NBR5413

Sala Q102 - dias 23, 24 e 25 de jan./2001

Situação 2: janelas totalmente livres, luz acesa

90200310420530640750860970

1.0801.1901.3001.4101.5201.6301.740

12:00 14:00 16:00

HORÁRIO (Verão)

ILU

MIN

ÂN

CIA

(lux

)

15 14 1312 11 109 8 7 6 5 4 3 2 1NBR5413

Figura 34 – Sala Q102, Situação 1 Figura 35 – Sala Q102, Situação 2

Na Figura 34, Situação 1, cortinas abertas e luz apagada, o gráfico

mostra durante todo o período do monitoramento, que os pontos de 1 a 9 da

sala Q102 (SE) não tinham a iluminância padrão média de 300 lux, sugerida

pela Norma NBR5413 para salas de aula. Seus valores chegaram, para os

pontos 7, 8 e 9, só até 150 lux, às 12h, ficando os pontos de 1 a 6 abaixo de

100 lux. Por sua vez, os pontos 10, 11 e 12 apresentaram iluminância de 250

lux às 12h, decaindo esta para 200 lux às 16h, um terço abaixo dos valores

mínimos para as atividades de sala de aula. Já os pontos mais próximos à

janela, os pontos 13, 14 e 15, recebiam excesso de iluminação direta do Sol,

58

com valores que iniciavam em 1300 lux às 12h, subindo para 1400 lux às 14h e

decaindo para 950 lux às 16h. Daí conclui-se que os pontos 1 a 9 necessitam

definitivamente do reforço da luz artificial durante todo o período e que os

pontos 10, 11 e 12 poderiam beneficiar-se da luz dos pontos 7, 8 e 9, uma vez

que lhes faltam apenas 50 lux para atingir o valor padrão, que pode ser obtido

por entorno.

Na Situação 2, Figura 35, as cortinas estavam abertas e a luz acesa, em

pleno verão, mesmo nos pontos mais afastados da janela, ou seja, 1, 2 e 3. A

incidência de luz natural acrescida da artificial eleva-lhes a iluminância a mais

de 400 lux, isto é, acima do padrão recomendado e próximo do valor ideal que

é de 500 lux. Os pontos 4, 5 e 6, que pertencem à segunda linha de pontos

mais afastada da janela, já recebem, na soma, 450 lux às 12h, tendo ainda um

acréscimo pequeno de iluminância às 14h e um pequeno decréscimo às 16h.

Os pontos 7, 8 e 9 receberam, durante todo o período do monitoramento,

iluminância de 500 lux, que é o valor ideal para as atividades previstas para

esta sala (atividades de laboratório). Os pontos 10, 11 e 12 recebem

iluminância maior do que a ideal durante todo o período de monitoramento.

Para os pontos mais próximos à janela, isto é, 13, 14 e 15, observa-se mais

uma vez um excesso de iluminância, acima de 1400 lux, sugerindo incidência

direta de luz sobre o plano de trabalho e ofuscamento. Neste caso, poder-se-ia

considerar uma redistribuição dos circuitos em função da distância à janela.

59

4.1.5 Sala Q105 (Verão de 2002)

A seguir, são apresentados os gráficos da iluminância monitorada na

sala Q105 (NW) no Verão de 2002. Foram realizados monitoramentos com luz

apagada e com luz acesa. Os valores medidos e sua representação gráfica

estão nas Figuras 36 e 37.

Sala Q105 - dias 28 29 e 30 de jan./2002Situação 1: janelas totalmente livres, luz apagada

0300600900

1.2001.5001.8002.1002.4002.7003.0003.3003.600

9:30

10:00

11:00

12:00

13:00

14:00

15:00

16:00

17:00

HORÁRIO ( Verão)

ILU

MIN

ÂN

CIA

(lu

x)

15, 14, 13

12, 11, 10

9, 8, 7

6, 5, 4

3, 2, 1

Sala Q105 - dias 28 29 e 30 de jan./2002 -Situação 2: janelas totalmente livres, luz acesa

0300600900

1.2001.5001.8002.1002.4002.7003.0003.3003.6003.9004.200

9:30

10:00

11:00

12:00

13:00

14:00

15:00

16:00

17:00

HORÁRIO (Verão)

ILU

MIN

ÂN

CIA

(lu

x)

15 14 13

12 11 10

9 8 7

654

3 2 1


Para a sala Q105, na Situação 1, no Verão de 2002, observa-se no

gráfico da Figura 36 que os pontos 1 a 12 receberam insuficiente iluminação

durante todo o período do monitoramento. Detalhadamente, os pontos de 1 a 6

recebem muito pouca iluminação durante todo o período. Os pontos 7, 8 e 9

60

recebem suficiente iluminação natural das 10h às 15h, decaindo esta a partir

das 15h. Por sua vez, os pontos 10, 11 e 12 têm iluminação natural suficiente

durante todo o período do monitoramento. Isto se deve principalmente à

geometria da sala, cuja profundidade é praticamente igual ao dobro da

extensão da janela (ver Figura 21).

Por sua vez, os pontos 13, 14 e 15, os mais próximos da janela,

recebem excesso de iluminação durante todo o período do monitoramento,

com grande variação da iluminância, pois a luz não é refletida como nas salas

com prateleiras de luz, mas incide diretamente sobre o plano de trabalho. Os

pontos 13, 14 e 15 já apresentam tendência ao ofuscamento a partir das 10h, o

que se acentua das 11h às 16h (mais de 900 lux nestes pontos). Estes valores

de iluminância permitem concluir que há necessidade de iluminação artificial

complementar para os pontos 1 a 6 durante todo o período; para os pontos 7, 8

e 9 até às 11h e a partir das 15h; e para os pontos 10, 11 e 12 somente a partir

das 17h. Os pontos 13, 14 e 15, decididamente, dispensam a contribuição da

iluminação artificial no período monitorado.

Na Figura 37, Situação 2, cortinas abertas e luz acesa, a sala Q105 no

Verão, o gráfico da iluminância apresentou para os pontos monitorados as

seguintes situações: pontos 1, 2 e 3 com iluminância suficiente, com 300 lux

das 9h30 às 17h; os pontos 4, 5 e 6 durante todo o período do monitoramento

receberam 400 lux, aproximando-se do valor ideal de 500 lux. Estes valores,

apontados pela Norma como ideais, foram atingidos com o concurso da luz

artificial. No entanto, esta mesma luz artificial, para os pontos 10 a 15 gera um

acréscimo desnecessário, pois eleva a iluminância dos valores ideais até 2000

lux já às 10h da manhã e chega ao ápice às 13h com 3.700 lux, valor que leva

61

ao ofuscamento. Esta condição configura desperdício de energia elétrica.

Aponta-se, como possível solução, o emprego de recursos que aproveitem ao

máximo a iluminação natural, distribuindo a luz de maneira suave ou uniforme

pela sala, acrescentando a luz artificial na quantidade necessária para atingir o

patamar determinado pela Norma NBR5413.

4.1.6 Comparativo da iluminância das salas J003 e N005, no Verão

A seguir, serão apresentados os resultados comparativos dos

monitoramentos nas salas J003 e N005 nos dias 23, 24 e 25 de janeiro de

2001. As Figuras 38 e 39 mostram os resultados comparativos das

iluminâncias nas duas salas em apreço.

Sala J003 - dias 23, 24 e 25 de jan./2001 Situação 5: prateleira verde, janela totalmente livre,

luz apagada

0

200

400

600

800

1.000

1.200

1.400

10:00 12:00 14:00 16:00

HORÁRIO (Verão)

ILU

MIN

ÂN

CIA

(LU

X)

5 e 6 3 e 4

1 e 2NBR5413

Sala N005 - dias 23, 24 e 25 de jan./2001Situação 7: prateleira branca, janelas

totalmente livres, luz apagada

100150200250300350400450500550

10:00 12:00 14:00 16:00

HORÁRIO (Verão)

ILU

MIN

ÂN

CIA

(lu

x)

6 e 5 4 e 3 2 e 1NBR5413

Figura 38 – Sala J003, Situação 5 Figura 39 – Sala N005, Situação 7

62

A sala J003 encontra-se em posição privilegiada quanto à localização,

no 2º piso do Bloco J. Sua fachada tem orientação Sudoeste (SW), além de

não apresentar obstruções no trajeto da luz natural por árvores, prédios muito

próximos ou painéis de propaganda, como se pode verificar pelas Figuras 13 e

15B. O fato de estar localizada no 2º piso lhe confere maior claridade,

conforme se pode observar na Figura 11, que apresenta uma vista interna da

sala.

Por sua vez, a sala N005 está localizada no 1º piso do Bloco N. Tem a

orientação de sua fachada para Sudeste (SE), com obstruções no trajeto da luz

natural por árvore próxima às janelas e ainda por árvores no canteiro central da

Av. Silva Jardim, como se pode ver na Figura 14. Ambos os fatos depõem

contra a obtenção de melhor iluminância nesta sala, mesmo no período

matutino em que se poderia ou deveria obter melhor iluminância devido à

posição relativa do Sol. Assim, em todos os pontos, a sala N005 obteve pior

iluminância do que a sala J003, mesmo tendo também prateleiras de luz. Isto é

devido às obstruções citadas e ao fato de estar no 1º piso. É importante

relembrar que as prateleiras de luz não geram luz, apenas a refletem e, se a

recebem em pouca quantidade, assim também a refletirão.

63

4.1.7 Comparativo da iluminância das salas Q102 e Q105, no Verão


monitoramentos nas salas Q102 e Q105. Estas comparações visam mostrar

comportamentos de iluminância em função das orientações de fachadas das

salas, obstruções dos trajetos da luz natural e existência ou não de prateleiras

de luz. Como o monitoramento foi realizado para avaliar a iluminação natural,

não se farão análises comparativas sobre a situação de luzes acesas.1

Sala Q102 - dias 23, 24 e 25 de jan./2001Situação 1: janelas totalmente livres, luz apagada

0100200300400500600700800900

1.0001.1001.2001.3001.4001.500

12:00 14:00 16:00

HORÁRIO (Verão)

ILU

MIN

ÂN

CIA

(lu

x)

15 14 1312 11 109 8 7 6 5 4 3 2 1NBR5413

Sala Q105 - dias 28, 29 e 30 de jan./2002 Situação 1: janelas totalmente livres, luz apagada

0

300

600

900

1.200

1.500

1.800

2.100

2.400

2.700

3.000

3.300

3.600

9:30 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00

HORÁRIO (Verão)

ILU

MIN

ÂN

CIA

(lu

x)

15 14 13

12 11 10

9 8 7

6 5 4

3 2 1

NBR5413


1 Devido à perda dos dados monitorados na sala Q105 no verão de 2001, o

monitoramento foi retomado no verão de 2002, para o mesmo período.

64

As Figuras 40 e 41 mostram os gráficos comparativos das salas Q102 e

Q105, relativos aos dias 23, 24 e 25 de janeiro de 2001, e 28, 29 e 30 de

janeiro de 2002, na Situação 1.

A sala Q102 tem orientação da fachada para Sudeste (SE) (paralela à

Avenida Silva Jardim), com alguns prédios lhe obstruindo a trajetória da luz

solar incidente, ao passo que a sala Q105 tem orientação da fachada para

Noroeste (NW) e não tem prédios ou outras obstruções na trajetória da luz

solar. A sala Q102 apresentou para os pontos 1 a 9 iluminância máxima abaixo

de 150 lux das 12h às 16h, valor insuficiente para as atividades previstas para

esta sala. Por sua vez, a sala Q105, em virtude de suas condições, pode

receber melhor iluminação solar, registrando para os pontos 1 a 6 também

valores de iluminância insuficientes. No entanto, a próxima seqüência de

pontos, 7, 8 e 9, passou a receber iluminâncias que iam de 455 lux às 12h e

decresciam para 217 lux às 16h. Neste mesmo período, a sala Q102 recebia

nestes pontos 124 lux às 12h, 143 lux às 14h e 114 lux às 16h, valores que

sugerem a necessidade da contribuição da iluminação artificial.

Na sala Q102, os pontos 10, 11 e 12, da quarta linha, receberam,

inicialmente, 262 lux às 12h, que decresceram para 199 lux às 16h, sugerindo

aporte de luz artificial durante todo o período. Já na sala Q105, os valores de

iluminância às 12h nos pontos 10, 11 e 12 eram de 1144 lux, que decresceram

para 674 lux às 16h, compondo uma série já com excesso de iluminância

durante todo o período.

Os pontos mais próximos às janelas, ou seja, 13, 14 e 15, receberam na

sala Q102, às 12h, robustos 1337 lux, que se tornaram mais intensos às 13h

com 1424 lux, decrescendo para 954 lux às 16h. Estes valores já foram

65

mencionados na análise do gráfico desta sala como dentro dos valores que

podem produzir ofuscamento. Enquanto isso, na sala Q105, os pontos 13, 14 e

15 recebiam iluminâncias mais altas, com quase o dobro dos valores, também

excessivos para o conforto visual necessário às tarefas que devem ser

executadas nas duas salas. Além disso, podem significar calor em excesso no

plano de trabalho.

Conclui-se, também, que o uso de prateleiras de luz amenizaria os

valores muito altos das iluminâncias, principalmente nos pontos das quarta e

quinta linhas da sala Q105, e projetaria melhor iluminação natural para os

pontos das demais linhas desta sala.

66

4.2 RESULTADOS DE INVERNO

4.2.1 Sala J003 (Inverno de 2001)

A seguir, são apresentados os gráficos dos resultados dos

monitoramentos da iluminância nos pontos demarcados na sala J003, no

Inverno de 2001.

Sala J003 - dias 4, 7 e 8 de ago./2001 Situação 1: prateleira branca, janela 3/4

encoberta, luz apagada

050

100150200250300350400450500

11:00 13:00 15:00

HORÁRIO (Inverno)

ILU

MIN

ÂN

CIA

(lu

x) 6 e 5

4 e 3

2 e 1

NBR5413

Sala J003 - dias 4, 7 e 8 de ago./2001 Situação 3: prateleira verde, janela 3/4

encoberta, luz apagada

0100200300400500600

11:00 13:00 15:00

HORÁRIO (Inverno)

ILU

MIN

ÂN

CIA

(lu

x)

6 e 5

4 e 3

2 e 1

NBR5413


A Figura 42 apresenta o gráfico da sala J003, no Inverno, na Situação 1,

em que se tinha apenas a contribuição das prateleiras de luz projetando luz

natural para dentro da sala pela clarabóia, estando as cortinas inferiores

fechadas e a luz apagada. Os pontos 1 e 2, os mais afastados da janela (3,93

m, ver Figura 17), apresentaram insuficiente iluminância durante todo o período

do monitoramento. Os pontos 3 e 4 quase tiveram a iluminância recomendada

67

pela Norma. Por sua vez, os pontos 5 e 6, mais próximos da janela, receberam

iluminância acima da recomendada das 11h às 13h, chegando a níveis ideais,

isto é, próximo dos 500 lux recomendados.

A Figura 43 mostra o gráfico da iluminância da sala J003 na Situação 3.

Nesta situação, observou-se uma intensidade maior da iluminância do que com

as prateleiras ativas, atingindo a iluminância valores maiores do que a

contribuição delas, mas com quedas mais abruptas, dado que as referidas

prateleiras amenizam a incidência direta de luz no plano de trabalho. Isto não

ocorre com a ausência de sua contribuição, em que se observam picos maiores

de valores de iluminância e quedas mais bruscas. Ressalve-se que, nos pontos

5 e 6, das 11h às 16h, nesta situação, a iluminância além de ser suficiente,

atingiu valores ideais de 400 a 600 lux, das 11h às 13h. Esta sala só necessita

de reforço da iluminação artificial para os pontos 1 e 2 durante o período

considerado e, eventualmente, nos pontos 3 e 4. No entanto, a projeção da luz

artificial dos pontos 1 e 2 eventualmente completará a falta de luz natural.

Sala J003 - dias 4, 7 e 8 de ago./2001 Situação 5: prateleira verde, janela totalmente

livre, luz apagada

100300500700900

1.1001.3001.500

11:00 13:00 15:00

HORÁRIO (Inverno)

ILU

MIN

ÂN

CIA

(lux

)

6 e 5

4 e 3

2 e 1

NBR5413

Sala J003 - dias 4, 7 e 8 de ago./2001

Situação 7: prat. branca, janela totalmente livre,luz apagada

0

500

1.000

1.500

2.000

11:00 13:00 15:00

HORÁRIO (Inverno)

ILU

MIN

AN

CIA

(lux

)

6 e 5

4 e 3

2 e 1

NBR5413


68

O gráfico da Figura 44 apresenta a iluminância na sala J003, com

prateleiras de luz inativas, janela livre e luz apagada, Situação 5. Nesta

situação, todos os pontos receberam das 11h às 13h a iluminância

recomendada de pelo menos 300 lux. Os pontos 3 e 4, à média distância da

janela, receberam iluminância acima de 400 lux e abaixo de 800 lux, das 11h

às 13h (ideal). Por último, os pontos 5 e 6, mais próximos da janela, recebem

às 11h da manhã luz excessiva – 1.100 lux, que atingiram o ápice às 13h com

1.400 lux, gerando ofuscamento por incidência direta no plano de trabalho.

Esses valores decaíram gradativamente até 300 lux às 15h. Nesta situação, a

sala J003 necessita de contribuição da luz artificial após às 13h nos pontos 1 e

2. Os pontos 3 e 4, eventualmente, serão beneficiados com a iluminação

advinda dos pontos 5 e 6, dispensando assim a contribuição da luz artificial. Os

pontos 5 e 6 só necessitarão de contribuição da luz artificial após às 15h, no

Inverno e, a partir deste horário, todos os outros pontos desta mesma sala

também a necessitarão.

A Figura 45 apresenta o gráfico da iluminância na sala J003 na Situação

7, onde se têm prateleiras de luz brancas e luz apagada, com janela livre.

Nesta condição, o gráfico mostra que os pontos tiveram picos mais elevados de

iluminância. Neste caso, até os pontos mais afastados, 1 e 2, apresentaram

nesta situação excesso de iluminância, mesmo sem a contribuição da luz

artificial, cuja adoção nesta situação caracterizaria desperdício de energia

elétrica. Outrossim, os pontos 3, 4, 5 e 6 receberam tanta iluminação que

podem apresentar fadiga visual por ofuscamento.

69

4.2.2 Sala N005 (Inverno de 2000)

A seguir são apresentados os gráficos com os resultados dos

monitoramentos da iluminância nos pontos demarcados na sala N005, no

Inverno de 2000.

Sala N005 - dias 4, 7 e 8 de ago./2000 - Situação 1: prateleira branca, janelas 3/4

encobertas, luz apagada

050

100150200250300350

09:00 11:00 13:00 15:00

HORÁRIO (Inverno)

ILU

MIN

ÂN

CIA

(lu

x)

6 e 5

4 e 3

2 e 1

NBR5413

Figura 46 – Sala N005, Situação 1

Sala N005 dias 4, 7 e 8 de ago./2000

Situação 3: prateleira verde, janelas 3/4 encobertas, luz apagada

0

50

100

150

200

250

300

350

09:00 11:00 13:00 15:00

HORÁRIO (Inverno)

ILU

MIN

ÂN

CIA

(lu

x)

6 e 5

4 e 3

2 e 1

NBR5413

Figura 47 – Sala N005, Situação 3

Sala N005 - dias 4, 7 e 8 de ago./2000 Situação 5: prateleira verde, janelas totalmente livres, luz

apagada

50

100

150

200

250

300

350

09:00 11:00 13:00 15:00

HORÁRIO (Inverno)

ILU

MIN

ÂN

CIA

(lu

x)

6 e 5

4 e 3 2 e 1

NBR5413

Sala N005 - dias 4, 7 e 8 de ago./2000 Situação 7: prateleira branca, janelas

totalmente livres, luz acesa

50

100

150

200

250

300

350

09:00 11:00 13:00 15:00HORÁRIO (Inverno)

ILU

MIN

ÂN

CIA

( lu

x) 6 e 5

4 e 3

2 e 1

NBR5413


70

A Figura 46 mostra o gráfico da Situação 1, na qual só as prateleiras de

luz atuaram efetivamente, projetando a luz solar incidente ou a claridade, pela

clarabóia (quarto superior das janelas), pois as cortinas estavam fechadas e a

luz apagada. Nesta situação, a iluminância foi insuficiente em todos os pontos,

pois o que se tinha era penumbra.

A Figura 47 apresenta o gráfico da iluminância na sala N005 na Situação

3, sem contribuição efetiva das prateleiras de luz, janela superior livre e luz

apagada. Em nenhum dos horários monitorados a iluminância atingiu 300 lux,

ficando quase na penumbra, devido à orientação da SE da sala; daqui se pode

concluir que com esta orientação as prateleiras de luz não têm contribuição a

dar pois, sua função principal é refletir a luz solar incidente e, neste caso, ela

não o faz diretamente. Donde se observa pelo gráfico em apreço que, em

situações como a situação 3, há necessidade da aporte da luz artificial.

A Figura 48 mostra a Situação 5 para a sala N005, com a prateleira de

luz verde, luzes apagadas, cortinas abertas. Nesta situação, os pontos 1, 2, 3,

e 4 não atingiram os 300 lux durante todo o período. Somente às 13h, os

pontos 5 e 6 atingiram 288 lux, valores apenas próximos aos exigidos pela

Norma. Pela análise do gráfico da iluminância na Situação 5, pode-se afirmar

que, em todos os pontos, pelo menos até às 11h e após às 15h há

necessidade de aporte de luz artificial.

Na Figura 49, tem-se a Situação 7, com contribuição efetiva da prateleira

de luz, cortinas abertas e luz apagada. Houve uma distribuição um pouco mais

uniforme da iluminação natural na sala, devido à prateleira de luz, e os únicos

pontos a receberem a iluminação suficiente são os pontos 5 e 6 às 13h. Com

exceção destes pontos neste horário, pode-se afirmar que os pontos 1 e 2

71

necessitam da contribuição da luz artificial durante todo o período. Os pontos 3

e 4 poderiam beneficiar-se da iluminação dos pontos 1 e 2 e prescindir do

reforço de luz artificial, pelo menos das 11h às 15h. Outra opção seria os

pontos 5 e 6 serem beneficiados por um acréscimo de luz artificial nos seus

predecessores até às 11h. Das 11h às 15h, os pontos 3 e 4 e, 5 e 6 poderiam

prescindir da mesma.

4.2.3 Sala Q102 (Inverno de 2001)

A seguir, são apresentados os gráficos dos resultados dos

monitoramentos da iluminância nos pontos demarcados na sala Q102, no

Inverno de 2001.

Sala Q102 dias 4, 7 e 8 de ago./2001 Situação 1: Janelas totalmente livres, luz

apagada

0

200

400

600

800

1.000

1.200

1.400

09:30 11:00 13:00 15:00

HORÁRIO (Inverno)

ILU

MIN

ÂN

CIA

(lu

x)

15 14 13

12 11 10

9 8 7

6 5 4

3 2 1

NBR5413

Sala Q102 - dias 4, 7 e 8 de ago./2001 Situação 2:

Janelas livres, luz acesa

200

400

600

800

1.000

1.200

1.400

1.600

1.800

09:30 11:00 13:00 15:00

HORÁRIO (Inverno)

ILU

MIN

ÂN

CIA

(lu

x)

15 14 13

12 11 10

9 8 7

6 5 4

3 2 1

NBR5413


72

Nas Figuras 52 e 53, ilustra-se o gráfico da iluminância da sala Q102 em

função da distância dos pontos monitorados às janelas. Observa-se a redução

da iluminância em função da distância considerada. Na situação 1, só os

pontos 15, 14 e 13 prescindem de luz artificial durante todo o período

monitorado; já a próxima linha de pontos v.g., 12, 11 e 10 apresentam

iluminância de ¼ da anterior. A 3ª linha de pontos, 9, 8 e 7, apenas das 13h às

aproximadamente 15h pode prescindir do aporte de luz artificial. Para fins de

visualização foi demarcado o valor de 300 lux sugerido pela Norma NBR5413.

Sala Q102 - dias 4, 7 e 8 de ago./2001 - Iluminância em função da distância às janelas -

Situação1: janelas livres, luz apagada

0

100200300400

500600700800900

1.000

1.1001.2001.300

09:30 11:00 13:00 15:00

HORÁRIO (Inverno)

ILU

MIN

ÂN

CIA

(lux

)

15 14 13

12 11 10

9 8 7

6 5 4

3 2 1

NBR5413

Sala Q102 dias 4, 7 e 8 de ago./2001 -

Iluminância em função da distância às janelas - Situação 2: janelas livres, luz acesa

100

300

500

700

900

1.100

1.300

1.500

1.700

09:30 11:00 13:00 15:00

HORÁRIO (Inverno)

ILU

MIN

ÂN

CIA

(lu

x)

15 14 13

12 11 10

9 8 7

6 5 4

3 2 1

NBR5413


Para efeitos de comparação, a sala J003 tem formato quase

quadrado (profundidade de 5,25 m x largura de 4,15 m), fato que,

somado à contribuição da prateleira de luz, favorece uma iluminação

73

mais homogênea do que a da sala Q102. Isto pode ser observado ao

comparar-se as Figuras 52 e 53 com a Figura 54.

SALA J003 - DIAS 23, 24 E 25 DE JAN./2001- ILUMINÂNCIA EM FUNÇÀO DA DISTÂNCIA DOS

PONTOS MONITORADOS ÀS JANELAS - SIT.01: Prat. branca, 1/4 sup. da Janela livre, 3/4 Inf. da Janela

encob., Luz apagada

050

100150200250300350400450

5 e 6 3 e 4 1 e 2 NBR5413

PONTOS

ILU

MIN

ÂN

CIA

)lu

x)

10:00

12:00

14:0016:00


A Figura 54 mostra o gráfico da iluminância na sala J003, em função da

distância dos pontos monitorados à janela. A queda da iluminância também

existe, mas bem menos abrupta que na sala Q102, de formato retangular

(largura de 6,25 m x profundidade de 11,55 m, em uma relação de

aproximadamente 1 para 2), o que, já por construção, prejudica a iluminação

nos pontos afastados da janela, conforme foi citado no início deste trabalho

(HOPKINSON et al., 1975).

A iluminância decresce entre os pontos 13, 14 e 15, situados a 1,77 m

das janelas, à razão de aproximadamente 1/4 nos pontos 10, 11 e 12, situados

a 3,77 m das mesmas janelas. Considera-se como distância efetiva de

penetração da luz natural através de janelas laterais, valores de 1,5 a 2 vezes a

altura do piso à parte superior da janela. No caso das salas Q102 e Q105, o

pé-direito é de aproximadamente 2,92 m, o topo das janelas está situado a 2,30

74

m do piso e o peitoril das janelas a 1,44 m do piso. Tem-se, portanto, a

situação de janela alta, que em princípio favorece a iluminação para as regiões

mais profundas da sala (HOPKINSON et al.,1975; VIANNA e GONÇALVES,

2001). No entanto, estes fatores são prejudicados pela grande profundidade da

sala, o que não acontece na J003.

Assim, confirma-se que para uma dada sala ser uniformemente

iluminada de maneira natural, deve-se levar em conta sua geometria, a área útil

das janelas, a altura do peitoril em relação ao plano de trabalho, o pé-direito, o

uso de cores reflexivas e não ofuscantes, assim como o uso de prateleiras de

luz.

4.2.4 Sala Q105 (Inverno de 2001)

A seguir, são apresentados os gráficos com os resultados dos

monitoramentos da iluminância nos pontos demarcados na sala Q105, no

Inverno de 2001.

75

SALA Q105 - DIAS 03, 07 E 08 DE AGO./2001 - SIT.

01:Janelas livres, Luz apagada

0

300

600

900

1.200

1.500

1.800

2.100

2.400

2.700

3.000

3.300

3.600

3.900

4.200

4.500

4.800

5.100

5.400

09:30 11:00 13:00 15:00

HORÁRIO

ILUM

INÂN

CIA

(lux)

15 14 13

12 11 10

9 8 7

6 5 4

3 2 1

NBR5413

SALA Q105 - DIAS 04, 07 E 08 DE AGO./2001 - ILUMINÂNCIA EM FUN''CÃO DA DISTÂNCIA DOS PONTOS

MONITORADOS ÀS JANELAS -SIT. 01

0

300

600

900

1.200

1.500

1.800

2.100

2.400

2.700

3.000

3.300

3.600

3.900

4.200

4.500

4.800

5.100

5.400

15 14

13

12 11

10 9 8 7

6 5 4

3 2 1

NBR5

413

PONTOS

ILIM

NÂN

CIA

(lu

x)

09:30

11:00

13:00

15:00


As Figuras 55 e 56 acima apresentam os valores das iluminâncias

monitoradas na sala Q105, no Inverno de 2001. A Figura 56 mostra o

decréscimo da iluminância em função da distância dos pontos monitorados às

janelas.

4.2.5 Comparativo da iluminância das salas J003 e N005, durante o

Inverno


monitoramentos nas salas J003 e N005 nos dias 4, 7 e 8 de agosto de 2000.

Estas comparações visam mostrar comportamentos de iluminância em função

76

das orientações de fachadas das salas, das obstruções dos trajetos da luz

natural e das prateleiras de luz. Como o monitoramento foi realizado para

avaliar a iluminação natural, não serão feitas análises na situação de luzes

acesas.

SALA J003 - DIAS 04, 07 E 08 - AGO./2000 - SIT. 01: Prat. branca, 1/4 Sup. da Janela livre, 3/4 Inf. da

Janela encob., Luz apagada

0

100

200

300

400

500

11:00 13:00 15:00

HORÁRIO

ILU

MIN

ÂN

CIA

(lux

)

6 e 5

4 e 3

2 e 1

NBR5413

SALA N005 - DIAS 04, 07 E 08 DE AGO./2000 - SIT. 01:Prat. branca, 1/4 Sup.

das Janelas livres, 3/4 Inf. das Janelas encob., Luz apagada

050

100150200250300350

09:00 11:00 13:00 15:00

HORÁRIO

ILU

MIN

ÂN

CIA

(lux

)

6 e 5

4 e 3 2 e 1

NBR5413

Figura 57 – Sala J003, Situação 1 Figura 58 – Sala N005, Situação 1

As Figuras 57 e 58 mostram os gráficos comparativos das iluminâncias

das salas J003 e N005, no Inverno de 2000. A sala N005, tanto no Verão

quanto no Inverno, recebe naturalmente insuficiente insolação, o que se reflete

diretamente nos insuficientes valores de iluminância monitorados. Isto ocorre

em virtude de a sala ser de orientação Sudeste (SE), estar localizada no 1º

piso e ter obstruções de árvore e de prédios vizinhos, o que não acontece com

a J003. Diferentemente da sala J003, a N005 necessita do aporte da

iluminação artificial durante períodos de utilização iguais aos do

monitoramento.

A sala J003 necessitará de contribuição da iluminação artificial durante

seu período de uso igual ao do monitoramento, para os pontos 1 a 4. Por sua

77

vez, os pontos 5 e 6 dispensam-na até às 14h, quando então passam a

necessitá-la.

4.2.6 Comparativo da iluminância nas salas Q102 e Q105, durante o

Inverno


monitoramentos nas salas Q102 e Q105 nos dias 4, 7 e 8 de agosto de 2001.

Estas comparações visam mostrar comportamentos de iluminância em

função das orientações de fachadas das salas, obstruções dos trajetos da luz

natural e das prateleiras de luz. Como o monitoramento foi realizado para

avaliar a iluminação natural, não serão feitas análises na situação de luzes

acesas.

SALA Q102 - DIAS 04, 07 E 08 DE AGO./2001 - SIT. 01: Janelas totalmente livres, Luz apagada

50

150250

350450550

650750

850950

1.0501.1501.250

1.350

09:30 11:00 13:00 15:00

HORÁRIO

ILU

MIN

ÂN

CIA

(lux

)

15 14 13

12 11 10

9 8 7

6 5 4

3 2 1

NBR5413

SALA Q105 - DIAS 03, 07 E 08 DE AGO./2001 - SIT.

01:Janelas livres, Luz apagada

0

300

600

900

1.200

1.500

1.800

2.100

2.400

2.700

3.000

3.300

3.600

3.900

4.200

4.500

4.800

5.100

5.400

09:30 11:00 13:00 15:00

HORÁRIO

ILUMI

NÂNC

IA (lu

x) 15 14 13

12 11 10

9 8 7

6 5 4

3 2 1

NBR5413


78

A Figura 59 mostra o gráfico do comportamento da iluminância da sala

Q102 durante o Inverno de 2001. A sala Q102, tanto no Verão quanto no

Inverno recebeu nos pontos 1 a 9, iluminâncias insuficientes e inferiores às dos

mesmos pontos da sala Q105. Nesta sala, na Situação 1 em apreço, a série de

pontos 10, 11 e 12 da quarta linha atingem pouco mais do que 300 lux às 13h,

decrescendo em seguida para 256 lux às 15h.

A Figura 60 mostra o gráfico do comportamento da iluminância da sala

Q105 durante o Inverno de 2001. Na sala Q105, apenas os pontos mais

distantes das janelas, os pontos 1 a 6, não atingem o patamar mínimo de 300

lux. Recebem, no entanto, com exceção dos pontos 1, 2 e 3, valores bem

superiores de iluminância às 9h30, a ponto de a seqüência 4, 5 e 6 receber às

15h mais de 300 lux, enquanto os pontos equivalentes na sala Q102 recebem

neste horário a metade da iluminância. Nesta mesma sala, os pontos 10, 11 e

12 da quarta linha iniciam com 423 lux, já dentro da faixa de valores ideais de

iluminância, crescendo até atingirem 764 lux às 15h. De outro lado, seus

correspondentes da sala Q102 neste horário recebem parcos 190 lux que

crescem até um máximo de insuficientes 278 lux. Nesta seqüência de pontos

10, 11 e 12 na referida sala Q102, há uma exceção quando às 13h receberam

a iluminância de 366 lux.

Para os pontos 13, 14 e 15, da quinta linha, mais próxima à janela, a

iluminância sofreu um acréscimo ao iniciar o período com 810 lux, os quais

crescem até atingir 1.229 lux às 13h, decrescendo em seguida a 840 lux. A

situação na sala Q105, no entanto, é mais vantajosa em termos de iluminância:

a seqüência dos pontos 13, 14 e 15 inicia o período monitorado com fortes

1358 lux, os quais atingem seu ápice às 13h com robustos 4.915 lux, potenciais

79

geradores de ofuscamento por incidência direta da luz solar na superfície de

trabalho. Este valor se reduz a 4.192 lux às 15h. Pelos resultados

comparativos, as iluminâncias em ambas as salas seriam mais uniformes com

o aporte de prateleiras de luz.

80

5 AVALIAÇÃO DO POTENCIAL DE REDUÇÃO DO CONSUMO

DE ENERGIA ELÉTRICA PARA ILUMINAÇÃO ARTIFICIAL

DE UMA SALA COM PRATELEIRAS DE LUZ

5.1 Valores monitorados sem intervenção do observador

O objetivo principal desta etapa do estudo foi conferir, mediante um

monitoramento contínuo da luz natural em um período determinado (21 de

dezembro de 2002 a 1º de janeiro de 2003), os valores monitorados

anteriormente com intervenção do observador. Nesse caso, adotou-se a sala

J003. O seu objetivo complementar foi, uma vez de posse dos valores das

iluminâncias monitoradas durante todo o trabalho, avaliar o potencial de

redução do consumo de energia elétrica para iluminação artificial de uma sala

com prateleiras de luz. O equipamento utilizado para tal foi o medidor

programável de irradiação, da marca HOBO.

O procedimento realizado atendeu aos seguintes passos:

• o medidor foi posicionado sobre a mesma banqueta no ponto médio da

sala J003, correspondente aos pontos 3 e 4 da mesma sala, cuja

iluminância foi monitorada no Inverno e no Verão;

81

• a banqueta era a mesma utilizada nos monitoramentos com operador

nas salas J003, N005, Q102 e Q105;

• o monitoramento das irradiações, desta feita, foi conduzido durante 24

horas, sem a presença do operador, de 21 de dezembro de 2002 a 1 de

janeiro de 2003;

• as janelas frontal e lateral, da sala J003 foram encobertas em 3/4 de sua

área, ficando apenas o quarto superior de ambas as janelas livre, por

onde era refletida a luz natural pela prateleira de luz e pela abóbada

celeste. Este procedimento visava permitir a avaliação efetiva das

prateleiras de luz.

Os dados obtidos (em lúmens) foram transformados para lux,

considerando-se a área da banqueta. A unidade fotométrica de medida usada

foi o lux.

Equação 2 – Equação utilizada nos monitoramentos efetuados durante a presente pesquisa

E = lm/m2 = lux

Por fim, os dados obtidos da sala foram comparados aos dados de

radiação solar, obtidos junto ao Sistema Meteorológico do Paraná (SIMEPAR).

Como resultado, obteve-se os dados relativos à intensidade de iluminância

média sobre o plano de trabalho, expressos na figura a seguir (Figura 61).

82

0

20

40

60

80

100

120

140

16012

/21/

02 0

0:05

:04.

0

12/2

1/02

07:

25:0

4.0

12/2

1/02

14:

45:0

4.0

12/2

1/02

22:

05:0

4.0

12/2

2/02

05:

25:0

4.0

12/2

2/02

12:

45:0

4.0

12/2

2/02

20:

05:0

4.0

12/2

3/02

03:

25:0

4.0

12/2

3/02

10:

45:0

4.0

12/2

3/02

18:

05:0

4.0

12/2

4/02

01:

25:0

4.0

12/2

4/02

08:

45:0

4.0

12/2

4/02

16:

05:0

4.0

12/2

4/02

23:

25:0

4.0

12/2

5/02

06:

45:0

4.0

12/2

5/02

14:

05:0

4.0

12/2

5/02

21:

25:0

4.0

12/2

6/02

04:

45:0

4.0

12/2

6/02

12:

05:0

4.0

12/2

6/02

19:

25:0

4.0

12/2

7/02

02:

45:0

4.0

12/2

7/02

10:

05:0

4.0

12/2

7/02

17:

25:0

4.0

12/2

8/02

00:

45:0

4.0

12/2

8/02

08:

05:0

4.0

12/2

8/02

15:

25:0

4.0

12/2

8/02

22:

45:0

4.0

12/2

9/02

06:

05:0

4.0

12/2

9/02

13:

25:0

4.0

12/2

9/02

20:

45:0

4.0

12/3

0/02

04:

05:0

4.0

12/3

0/02

11:

25:0

4.0

12/3

0/02

18:

45:0

4.0

12/3

1/02

02:

05:0

4.0

12/3

1/02

09:

25:0

4.0

12/3

1/02

16:

45:0

4.0

01/0

1/03

00:

05:0

4.0

01/0

1/03

07:

25:0

4.0

01/0

1/03

14:

45:0

4.0

01/0

1/03

22:

05:0

4.0

tempo

inte

nsid

ade

méd

ia [

lúm

en]

Figura 61 - Intensidade de iluminância média sobre o plano de trabalho

Nota-se que o valor de iluminância não chega a zero, mesmo à noite,

pois há luz da rua, provinda desde a iluminação pública até a dos faróis dos

ônibus e dos automóveis.

Como havia interesse em comprovar os valores de iluminância

monitorados via operador com valores obtidos sem intervenção deste, de modo

contínuo e sem trânsito na sala J003, este experimento, inicialmente não

previsto, foi acrescentado ao presente trabalho.

83

5.1 Comparativo entre medições realizadas anteriormente (manuais)

e as provenientes do monitoramento contínuo

0

200

400

600

800

1000

1200

0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00

t [h]

E [L

ux]

5 e 6 3 e 4 1 e 2 céu encob céu claro

Figura 62 – Sala J003, resultados do monitoramento pelo operador versus monitoramento contínuo, sem intervenção do operador

Comparando-se os dois gráficos obtidos (plotados um sobre o outro na

Figura 62) por monitoramento contínuo e sem intervenção do operador, pode-

se ver que os valores das iluminâncias, inicialmente nos pontos 3 e 4, possuem

certa semelhança.

Note-se que, quando a radiação é mais baixa, a iluminância interna não

é necessariamente a menor. O fato gerador é a luminosidade produzida por

reflexo pelas nuvens. A avaliação foi feita para as diversas horas do dia,

ordenando-se e agrupando-se os dados obtidos para as diversas horas do dia.

84

0

300

600

900

1200

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

t [h]

E [

Lux]

Iluminância

Figura 63 – Gráfico mostrando de forma contínua a iluminância na sala J003

Na Figura 63, observa-se a iluminância monitorada continuamente na

sala J003, mostrando que no ponto médio da sala tem-se suficiente iluminação

natural durante o horário comercial. Os valores menores do que 300 lux são

devidos, provavelmente, à nebulosidade.

Para o período considerado, a partir das 9h e até praticamente às 18h,

pode-se prescindir da luz artificial (notar horário de verão), pois se está acima

do patamar recomendado. Isto pode gerar economia de energia elétrica. Há

também períodos de ofuscamento por excesso de iluminância. As prateleiras

de luz podem reduzir o ofuscamento e projetar melhor incidência de luz

homogênea para dentro da sala.

As Tabelas 3 e 4, a seguir, mostram para as salas J003 e N005, um

quadro do balanço horário das solicitações de iluminação complementar,

segundo o modelo de Alucci e Assis (2000). Estes quadros podem servir de

85

referência para trabalhos que se proponham a racionalizar a demanda de

energia elétrica para iluminação complementar nas referidas salas. Seu

escopo, assim como o deste trabalho, não é o de mostrar quantos kWh podem

ser economizados em cada sala, mas, sim, o de mostrar os horários e os

pontos nos quais ela é dispensável. As tabelas, por sua vez, ilustram as

necessidades ou não de aporte de luz artificial, servindo de indicadores básicos

para, com outros levantamentos (quantidade de lux x Watts) deduzir a

quantidade de energia elétrica necessária para produzir os valores

complementares necessários segundo a Norma NBR5413, assim como os

pontos onde há excesso de iluminação natural conduzindo ao ofuscamento.

86

Tabela 3 - Balanço horário das solicitações Tabela 4 - Balanço horário das solicitações de iluminação complementar nas salas de iluminação complementar nas salas J003 e N005 (Verão) J003 e N005 (Inverno)

Convenção: S/M significa sem monitoramento no horário onde aparece esta sigla.

J003 (NW) N005 (SE)6 e 5 Não Não4 e 3 Não Não 2 e 1 Sim Sim6 e 5 Não Não4 e 3 Não Não 2 e 1 Sim Sim6 e 5 Não Não4 e 3 Não Não 2 e 1 Sim Sim6 e 5 Não Não4 e 3 Não Não 2 e 1 Sim Sim6 e 5 Não Não4 e 3 Não Sim2 e 1 Não Sim6 e 5 Não Não4 e 3 Não Sim2 e 1 Não Sim6 e 5 Não Não4 e 3 Não Sim2 e 1 Não Sim6 e 5 Não Não4 e 3 Não Sim2 e 1 Sim Sim6 e 5 Não Não4 e 3 Não Sim2 e 1 Sim Sim6 e 5 Não S/M4 e 3 Sim S/M2 e 1 Sim S/M6 e 5 Não S/M4 e 3 Sim S/M2 e 1 Sim S/M

Prateleiras brancas, janelas livres

08:00

09:00

Horário PontosAporte de Luz Artificial

Verão 2001

14:00

15:00

10:00

11:00

12:00

13:00

18:00

16:00

17:00

Inverno 2001 Inverno 2000 J003 (NW) N005 (SE)

6 e 5 S/M S/M 4 e 3 S/M S/M 2 e 1 S/M S/M 6 e 5 S/M S/M 4 e 3 S/M S/M 2 e 1 S/M S/M 6 e 5 S/M S/M 4 e 3 S/M S/M 2 e 1 S/M S/M 6 e 5 Não Sim 4 e 3 Não Sim 2 e 1 Não Sim 6 e 5 Não Sim 4 e 3 Não Sim 2 e 1 Não Sim 6 e 5 Não Não 4 e 3 Não Sim 2 e 1 Não Sim 6 e 5 Não Sim 4 e 3 Não Sim 2 e 1 Sim Sim 6 e 5 Não Sim 4 e 3 Sim Sim 2 e 1 Sim Sim 6 e 5 S/M S/M 4 e 3 S/M S/M 2 e 1 S/M S/M 6 e 5 S/M S/M 4 e 3 S/M S/M 2 e 1 S/M S/M 6 e 5 S/M S/M 4 e 3 S/M S/M 2 e 1 S/M S/M

08:00

09:00

10:00

Prateleiras brancas, janelas livres

Horário Pontos Aporte de Luz Artificial

11:00

12:00

13:00

14:00

15:00

16:00

17:00

18:00

87

As Tabelas 5 e 6, a seguir, mostram o mesmo quadro do balanço horário, para as salas Q102 e Q105.

Tabela 5 - Balanço horário das solicitações Tabela 6 - Balanço horário das solicitações de iluminação complementar nas salas de iluminação complementar nas salas Q102 e Q105 (Verão) Q102 e Q105 (Inverno)

Verão 2001 Verão 2002Q102 (SE) Q105 (NW)

15 14 13 S/M S/M12 11 10 S/M S/M 9 8 7 S/M S/M 6 5 4 S/M S/M 3 2 1 S/M S/M15 14 13 S/M S/M12 11 10 S/M S/M 9 8 7 S/M S/M 6 5 4 S/M S/M 3 2 1 S/M S/M15 14 13 S/M Não12 11 10 S/M Não 9 8 7 S/M Não 6 5 4 S/M Sim 3 2 1 S/M Sim15 14 13 Não Não12 11 10 Sim Não 9 8 7 Sim Não 6 5 4 Sim Sim 3 2 1 Sim Sim15 14 13 Não Não12 11 10 Sim Não 9 8 7 Sim Não 6 5 4 Sim Sim 3 2 1 Sim Sim15 14 13 Não Não12 11 10 Sim Não 9 8 7 Sim Não 6 5 4 Sim Sim 3 2 1 Sim Sim15 14 13 Não Não12 11 10 Sim Não 9 8 7 Sim Não 6 5 4 Sim Sim 3 2 1 Sim Sim15 14 13 Não Não12 11 10 Sim Não 9 8 7 Sim Sim 6 5 4 Sim Sim 3 2 1 Sim Sim15 14 13 S/M Não12 11 10 S/M Não 9 8 7 S/M Sim 6 5 4 S/M Sim 3 2 1 S/M Sim

Horário PontosAporte de luz artificial

12:00

13:00

11:00

Janelas livres

17:00

14:00

15:00

16:00

09:30

10:00

Q102 (SE) Q105 (NW)15 14 13 Não Não12 11 10 Sim Não 9 8 7 Sim Sim 6 5 4 Sim Sim 3 2 1 Sim Sim15 14 13 Não Não12 11 10 Sim Não 9 8 7 Sim Não 6 5 4 Sim Sim 3 2 1 Sim Sim15 14 13 Não Não12 11 10 Sim Não 9 8 7 Sim Não 6 5 4 Sim Sim 3 2 1 Sim Sim15 14 13 Não Não12 11 10 Sim Não 9 8 7 Sim Não 6 5 4 Sim Sim 3 2 1 Sim Sim15 14 13 Não Não12 11 10 Não Não 9 8 7 Sim Não 6 5 4 Sim Sim 3 2 1 Sim Sim15 14 13 Não Não12 11 10 Sim Não 9 8 7 Sim Não 6 5 4 Sim Sim 3 2 1 Sim Sim15 14 13 Não Não12 11 10 Sim Não 9 8 7 Sim Não 6 5 4 Sim Não 3 2 1 Sim Sim15 14 13 S/M S/M12 11 10 S/M S/M 9 8 7 S /M S/M 6 5 4 S /M S/M 3 2 1 S/M S/M15 14 13 S/M S/M12 11 10 S/M S/M 9 8 7 S /M S/M 6 5 4 S /M S/M 3 2 1 S/M S/M

Inverno 2001Aporte de Luz Artificial

15:00

09:30

10:00

11:00

12:00

Janelas livres

Horário Pontos

13:00

14:00

16:00

17:00

88

6 CONSIDERAÇÕES FINAIS

A análise dos dados experimentais do presente trabalho permite concluir

a viabilidade da utilização em maior escala da iluminação natural nas salas de

aula e nos escritórios no período das 9h às 18h, principalmente no verão, pelo

menos nas áreas das duas linhas de pontos mais próximos às janelas. Nas

linhas restantes, há necessidade de complementação com uso de luz artificial,

em função das condições das aberturas das janelas, exigüidade da área

envidraçada comprometida por caixilhos muito largos (salas J003 e N005),

móveis escuros, piso escuro e profundidade da sala.

Pelos levantamentos efetuados, com e sem a presença do operador,

pode-se concluir que o uso mais intensivo da iluminação natural é viável e

recomendável e que as prateleiras de luz contribuem, efetivamente, para a

iluminação natural mais homogênea nos ambientes, além de reduzir o brilho.

Pode-se observar, também, que salas retangulares, com grande

profundidade e janelas em sua parte mais estreita somente recebem suficiente

iluminação natural nos pontos mais próximos das janelas, isto é, os que distam

em até duas vezes o valor equivalente à altura do piso ao topo da janela,

aproximadamente. Estas salas podem beneficiar-se, igualmente, do uso de

prateleiras de luz, mas estas não terão condições de suprimir a falta de

iluminação provocada pela profundidade da sala, em relação à sua largura.

Dentre as dificuldades encontradas para o monitoramento das salas de

aula escolhidas para a realização do presente trabalho, cumpre citar

1. o difícil acesso às prateleiras de luz, tanto pelo interior quanto do exterior

do prédio: necessitava-se cobri-las com cartolina branca fosca, pois sua

89

cor natural é verde claro e a superfície é irregular. O espaço gerado pela

abertura da parte superior das janelas era insuficiente para a passagem

de um braço e a fixação correta da cartolina;

2. o monitoramento foi conduzido em quatro salas distintas ao mesmo

tempo por quatro equipes e nem sempre se pode garantir que os

procedimentos em todas elas tenham sido os mesmos;

3. havia a necessidade de subir e descer por escada de construção civil

para remover e recolocar as cartolinas nas prateleiras de luz, fazer as

medições, voltar a subir a escada, recolocar a cartolina, descolar as

folhas de papel que funcionavam como cortinas, além de acender e

apagar a luz para cada situação;

4. o luxímetro, mesmo sendo de leitura direta, não apresentava valores

estáveis, havendo variações de até 100 lux em 5 segundos, devido às

condições da própria iluminação natural;

5. a sala J003, pela sua natureza ocupacional (sala de Diretoria),

apresentava grande trânsito de pessoas, o que interferia nos valores de

iluminância registrados;

6. houve perda de dados devido a infecção pelo vírus Melissa no

computador do autor, o que forçou a realização de nova medição na sala

Q105, em 2002

7. a literatura concernente às prateleiras de luz é quase inexistente;

8. não foi encontrada indicação prática1 sobre a construção objetiva das

referidas prateleiras, i. e., quais as suas dimensões, qual o seu melhor

formato, qual a sua melhor altura em relação ao piso, se projetadas para

90

dentro e/ou para fora das janelas, se fixas ou móveis, se planas,

côncavas ou convexas, além de características complementares de

reflexão do teto das salas entre outros parâmetros.

Os problemas abordados neste último item constituem pontos de partida

para novos trabalhos geradores de parâmetros práticos que subsidiem os

arquitetos e engenheiros civis na adoção das prateleiras de luz como

instrumentos para suplementar com iluminação natural os ambientes que

projetarem. Assim, pode-se reduzir, onde for viável (Norma NBR5413), a

demanda por energia elétrica na iluminação de interiores. As prateleiras de luz

também podem ser combinadas com recursos de abóbadas transparentes.

Assim, pelo fato de as prateleiras de luz serem um recurso pouco

utilizado na arquitetura atual, o exame da sua aplicabilidade necessita de novos

estudos tanto mais amplos quanto mais específicos em relação às suas

potencialidades.

Nesse sentido, pretendeu-se contribuir para a investigação objetiva

deste tema, demonstrando que as prateleiras de luz são realmente eficazes na

melhoria da iluminação homogênea de salas e escritórios. Buscou-se,

mediante as medições efetuadas, reforçar a sua adoção como coadjuvantes na

melhoria de iluminação natural do ambiente. Estudos subseqüentes de física

aplicada à arquitetura e à engenharia poderão demonstrar o seu

aproveitamento prático.

1 Há apenas os trabalhos realizados a partir de modelos reduzidos, em forma de pequenas caixas de papelão, já citados nas Referências e Fontes Consultadas.

91

GLOSSÁRIO

Acuidade visual: segundo Hopkinson et al. (1975), é a capacidade de

percepção nítida de dois pontos que estão muito próximos entre si. É medida

pelo valor do menor ângulo, medido em sexagésimos de minutos, sob o qual o

olho ainda pode perceber dois objetos separados. Ainda de acordo com estes

autores, os olhos têm melhor capacidade de ver um objeto se ele tem mais

brilho do que seu entorno; e têm menor capacidade de enxergá-lo, se os

objetos estranhos a ele são mais brilhantes do que o próprio. Ver exemplo de

ofuscamento na Figura 3.

Campo visual: é a totalidade de pontos vistos simultaneamente com a

cabeça e os olhos imóveis. Distinguem-se o campo monocular e o binocular.

Céu claro: é a abóbada celeste coberta com nuvens em menos de 1/3

de sua superfície total.

Céu nublado: abóbada celeste encoberta em mais de 2/3 de sua

superfície total.

Céu parcialmente nublado: abóbada celeste coberta em mais de 1/3 e

menos de 2/3 de sua superfície total.

92

Curva isolux: é o lugar geométrico dos pontos do plano de trabalho que

possuem igual iluminamento ou nível de iluminação.

Fotometria física ou objetiva: é o processo de fotometria em que as

medições se realizam por indicação direta de instrumentos.

Fotometria visual ou subjetiva: é o processo de fotometria em que se usa

o olho para fazer comparações.

Fotometria: é a medição de grandezas relativas à radiação na zona

visível do espectro atrativo de comparações.

Iluminância [E]: Também chamada de aclaramento, nível de iluminação

ou nível de iluminamento, é a grandeza fotométrica mais importante da

iluminação. É a densidade do fluxo luminoso recebido por uma superfície.

Iluminação natural: é a iluminação produzida direta ou indiretamente

pelo Sol.

Ofuscamento ou deslumbramento, direto ou refletido: é a falta de

adaptação do olho, provocada por luminâncias ou contrastes excessivos, no

espaço e/ou no tempo, no campo visual, provocando distúrbios e/ou uma

redução na capacidade de distinguir detalhes dos objetos. O ofuscamento,

conforme o Manual ABILUX, CB-02 (1992), ocorre a partir de 24.000 cd/m2.

Como o nível de iluminância afeta diferentemente cada indivíduo, não há uma

93

definição de valores específicos. Observa-se, para fins práticos, que, a partir de

800 lux, já ocorre o ofuscamento por reflexão da luz sobre uma superfície

brilhante, como se vê na Figura 3.

Plano de trabalho: é o plano sobre o qual interessa conhecer a

iluminação em função das tarefas a serem nele executadas. Geralmente é

horizontal e se encontra a aproximadamente 0,89 m do nível o piso. Em casos

especiais, podem ser outros planos quaisquer, horizontais, verticais ou

inclinados.

Reflexão difusa uniforme: é a reflexão com distribuição de luminância em

todas as direções.

Reflexão especular: é a reflexão resultante da radiação refletida por uma

superfície especular, sem difusão.

Reflexão veladora: reflexão produzida por superfícies brilhantes ou semi-

foscas, que ocorre numa tarefa visual e provoca perturbações, reduz os

contrastes e resulta em perda de detalhe.

Tempo de percepção: é o tempo mínimo, em segundos, necessário para

que um objeto possa ser percebido pela visão.

94

UNIDADES DE MEDIDA DE ILUMINÂNCIA

Candela (cd): unidade de intensidade luminosa (fluxo por unidade de

ângulo sólido) = 1 candela = 1 lúmen por esterorradiano.

Fluxo luminoso: quantidade característica de fluxo radiante que exprime

a sua capacidade de provocar uma sensação luminosa, avaliada de acordo

com os valores de rendimento luminoso relativo.

Lúmen (lm): unidade do fluxo luminoso emitido por uma fonte pontual,

com intensidade luminosa uniforme de uma candela sob um ângulo sólido

unitário (esterorradiano).

Lux = 1 lúmen/m2: unidade recomendada pela CIE (Comissão

Internacional de Iluminação). Abreviatura: lx. É a iluminação produzida pelo

fluxo luminoso de um lúmen, uniformemente distribuída sobre um metro

quadrado de superfície.

Unidade de intensidade luminosa: padrão de medida da candela. A

luminância do radiador integral, à temperatura de solidificação da platina (2042º

K = 1769º C) é de 60 candelas por centímetro quadrado.

94

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97

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Janeiro: Ao Livro Técnico, 1970. TOLEDO, Luis Márcio Amaut; LAMBERTS, Roberto. Banco de dados sobre o

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101

ANEXO

102

COLETÂNEA DE FOTOS MOSTRANDO AS VARIAÇÕES DA

ILUMINÂNCIA NA SALA J003 DO CEFET/PR,

EM 13 DE FEVEREIRO DE 2003

A seguir, são apresentadas fotos da sala J003 em diversas horas do dia,

ilustrando o que, normalmente, o olho humano não percebe: as variações da

iluminância nas diversas horas do dia. Deu-se especial atenção aos detalhes

das prateleiras de luz.

Observe-se a reflexão da luz no teto, próximo da janela superior, por

onde penetra a luz refletida pela prateleira de luz. Há também reflexão da luz

incidente pelos móveis e utensílios, pelas paredes e pelo chão. As fotos, a não

ser que especificamente indicado, foram feitas sem auxílio de luz artificial.

Pretende-se, com elas, ilustrar as variações da iluminância não

percebidas pelo olho humano, mas comprometedoras do conforto visual ou da

capacidade de leitura sem auxílio de luz artificial.

103

Figuras 64 a 72: sala J003, dia 13 de fevereiro de 2003, das 10h30 às 10h35

Figura 64 - Note-se a luz refletida pela superfície de trabalho e objetos.

Figura 65 - Ver reflexão da luz pela prateleira de luz no teto, próxima à janela. Essa situação se repete em todas as fotos que focalizam a janela superior, que está acima da prateleira de luz.

Figura 66

Figura 67

Figura 68

Figura 69

104

Figura 70

Figura 71

Figura 72

Figuras 73 a 78: sala J003, dia 13 de

fevereiro de 2003, das 11h00 às 11h05

Figura 73

Figura 74

105

Figura 75

Figura 76

Figura 77

Figura 78


Figura 79

Figura 80

106

Figura 81

Figura 82

Figura 83

Figura 84

Figura 85

107

Figuras 86 a 94: sala J003, dia 13 de fevereiro de 2003, das 12h às 12h05

Figura 88

Figura 89

Figura 90

Figura 91

Figura 86

Figura 87

108

Figura 92

Figura 93

Figura 94


Figura 95

Figura 96

109

Figura 97

Figura 98

Figura 99

Figura 100

Figura 101

Figura 102

110

Figura 103

Figura 104

Figura 105


Figura 106

Figura 107

110

Figura 108

Figura 109

Figura 110

Figura 111

Figura 112

Figura 113

111

Figura 114


Figura 115

Figura 116

Figura 117

Figura 118

113

Figura 119

Figura 120

Figura 121

Figura 122


Figura 123

Figura 124

114

Figura 125

Figura 126

Figura 127


Figura 128

Figura 129

115

Figura 130

Figura 131

Figura 132

Figura 133

Figura 134

Figura 135

116


Figura 136

Figura 137

Figura 138

Figura 139

Figura 140

Figura 141

117

Figura 142

Figura 143

Figura 144: sala J003, dia 13 de fevereiro de 2003, das 14h35 às 14h40, com luz acessa

Figura 144

118


Figura 145

Figura 146

Figura 147

Figura 148

Figura 149

Figura 150

119

Figura 151 - Há reflexão difusa na parede, não gerando desconforto visual.

Figura 152 - Reflexão difusa no piso de cor creme claro, sem desconforto visual.

Figura 153

Figura 154


Figura 155

Figura 156

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Figura 157

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iluminaÇÃo natural em salas de aula e escritÓrios …e7%e3o... · de luz nos 1º e 2º andares,...

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