parte 6 cálculo luminotécnico - aea · a = área do local (em m 2) em = nível de iluminância...

Parte 6

Cálculo Luminotécnico

Prof. Nelson Solano

O PROCESSO DO PROJETO LUMINOTÉCNICO

� DEFINIÇÃO DO SISTEMA DE ILUMINAÇÃO

� ESCOLHA DA FONTE

� ESCOLHA DA LUMINÁRIA

� DIMENSIONAMENTO DA INSTALAÇÃO

Como será feita a iluminação?

Iluminação geral Iluminação do plano de trabalho

Cálculo de Iluminação Geral� DEFINIÇÃO DO SISTEMA DE ILUMINAÇÃO

“Wall washer” Iluminação de destaque

Cálculo de Iluminação Geral� DEFINIÇÃO DO SISTEMA DE ILUMINAÇÃO

Escolha da lâmpada adequada

Qual o tipo de lâmpada indicado para o local que será iluminado, segundo as características técnicas de cada lâmpada?

Cálculo de Iluminação Geral� ESCOLHA DA FONTE

Segundo o sistema de iluminação desejado...

Cálculo de Iluminação Geral

Escolha da luminária adequada

� ESCOLHA DA LUMINÁRIA

E AGORA O CÁLCULO.....

COMO AVALIAR E MEDIR AS QUESTÕES RELATIVAS ÀILUMINAÇÃO NATURAL E ARTIFICIAL ?

� TODOS OS MÉTODOS DE SIMULAÇÃO E CÁLCULO NA ÁREA DE ILUMINAÇÃO

NATURAL E ARTIFICIAL TEM BASE MATEMÁTICA E FÍSICA E EXPRESSAM-SE EM DOIS MODELOS CLÁSSICOS DE

PREDIÇÃO:

� MÉTODO DOS FLUXOS

�MÉTODO PONTO A PONTO

O Método das Eficiências, dos Fluxos ou dos Lumens consiste em se definir valores médios (um nível homogêneo) do nível de iluminação desejado em determinado ambiente.

QUAL É A IMPORTÂNCIA DOS NÍVEIS MÉDIOS DE ILUMINÂNCIA ?

Resposta: Quando não tivermos grandes diferenças entre os valores mínimos e

máximos.

EM QUE SITUAÇÃO DE PROJETO ISSO OCORRE?

Resposta: Para as atividades laborativas e produtivas para as quais a boa

distribuição dos níveis de E pelo local (ou seja, a boa distribuição de luz) é um

dos pré-requisitos de desempenho visual.

COMO POSSO SABER SE A UNIFORMIDADE DE DISTRIBUIÇÃO DE LUZ É BOA OU NÃO?

Resposta:

A UNIFORMIDADE é definida pela NBR 8995-1 como sendo:

• A relação entre E min / E medio e esta relação deveria ser no mínim 0,5

COM O MÉTODO DOS FLUXOS EU CONSIGO SABER A UNIFORMIDADE ?

Resposta: Não !! Porque com ele eu só calculo o valor do E médio !

ISSO É ALGUM PROBLEMA ?

Resposta: Absolutamente não, porque a aplicação deste método jápressupõe que o ambiente já tem luz uniforme....

DE QUE FORMA, OU SEJA, COM QUE MEIOS EU POSSO FAZER ESTA AVALIAÇÃO ?

Resposta: Teoricamente com o método ponto a ponto. Na prática, somente com os softwares. E isso fica fácil de ser visualizado nos programas.

MÉTODO DOS LUMENSCONSISTE EM SE DEFINIR EM VALORES MÉDIOS (UM NÍVEL

HOMOGÊNEO) DO NÍVEL DE ILUMINÂNCIA DESEJADO EM

DETERMINADO AMBIENTE, LEVANDO EM CONSIDERAÇÃO OS

SEGUINTES PARÂMETROS:

� A LUMINÁRIA ESCOLHIDA COM SEU RENDIMENTO E SUA ALTURA

EM RELAÇÃO AO PLANO DE TRABALHO

� A LÂMPADA UTILIZADA COM SEU RESPECTIVO FLUXO LUMINOSO

� AS CARACTERÍSTICAS DO REATOR

� E AS CARACTERÍSTICAS DO AMBIENTE:

� SUA ATIVIDADE

� DIMENSÕES

� CORES (COEFICIENTES DE REFLEXÃO DE PISO, PAREDES E TETO)

� MANUTENÇÃO

MÉTODO DOS LUMENS – ROTEIRO DE CÁLCULO

1. DETERMINAÇÃO DO E (lux) NECESSÁRIO EM FUNÇÃO DA

ATIVIDADE E DA NORMA ABNT 5413

3. LÂMPADAS E EQUIPAMENTO AUXILIAR. PARA O CÁLCULO O

IMPORTANTE SERÁ O FLUXO LUMINOSO DA LÂMPADA (ϕϕϕϕ em

Lumens) E O FATOR DE FLUXO LUMINOSO DO REATOR.

4. DETERMINAÇÃO DO ÍNDICE DE RECINTO (K) – DE LOCAL OU

AMBIENTE

K É UM FATOR QUE RELACIONA AS PROPORÇÕES DO AMBIENTE

À ALTURA DE MONTAGEM DA LUMINÁRIA.

É DETERMINADO PELAS RELAÇÕES

2. ESCOLHA DA LUMINÁRIA E SEU RENDIMENTO (O QUE AFETARÁ

O FATOR DE UTILIZAÇÃO COMO VEREMOS MAIS ADIANTE NO

ITEM 5)

‘Ki

4. INDICE DE RECINTO - LOCAL OU AMBIENTE

hpend= alt. pendente luminária

FÓRMULA GERAL

C

L

C . L

(C + L)

C . L

(C + L)

ILUMINAÇÃO ENVOLTÓRIA

Índice K


Índice K

ERRADO

CERTO


RCR

Alguns fabricantes dão esta variável por meio do RCR (ou RCL) e não do K.


RCR – Room Cavity Ratio

Ambientes retangulares

Ambientes quadrados

Ambientes Irregulares

A relação do RCR com o fator K é apresentada pela equação: RCR = 5 /K

5. 1 RENDIMENTO LUMINOSO (ou eficiência) DE UMA LUMINÁRIA:

É a relação entre o fluxo luminoso total emitido pela luminária e o fluxo luminoso total emitido pela(s) lâmpada(s).

Unidade: %.

Depende do projeto ótico da luminária e de seus materias e deve ser dado pelo catálogo do fabricante da mesma.

ϕ luminária

Eficiência da lumináriaSimbologia : ηηηηLUnidade : -

ηηηηL = ϕϕϕϕ lamp

—ϕϕϕϕ lum

5. DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE ( OU FATOR) DE UTILIZAÇÃO (u ou Fu):

• Para lâmpadas de facho direcional a luminária não exerce papel no rendimento final.

E VICE E VERSA

Dados Fotométricos

Rendimento

O rendimento de uma luminária varia de acordo com:

• A refletância do material da luminária: Exemplo – Chapa de aço pintada, tipo de alumínio;

• Tipo de lâmpada utilizada, dimensão do bulbo das lâmpadas fluorescentes;

• Presença de elementos de limitação de ofuscamento. Exemplo: difusores, aletas, louvres.

• Aletas em policarbonato e alumínio. As primeiras dão menor rendimento porém menor ofuscamento. As segundas maior rendimento e maior ofuscamento.

5. 2 RENDIMENTO LUMINOSO (ou eficiência) DO RECINTO :

É a relação entre o fluxo luminoso total que chega no plano de trabalho e o fluxo total emitido pelas luminárias.

Unidade: %.

Depende das dimensões do local (influência esta dada através de um fator chamado Índice de Recinto) e das suas cores.


O RENDIMENTO DA LUMINÁRIA E O RENDIMENTO LUMINOSO (ou eficiência) DO

RECINTO, ASSIM COMO A QUESTÃO DIMENSIONAL/FORMAL DO AMBIENTE POR MEIO DO SEU ÍNDICE DE AMBIENTE (K) SERÃO TODOS

INCORPORADOS NO CÁLCULO ATRAVÉS DO FATOR DE UTILIZAÇÃO !!

ϕ

ϕ luminária

ϕ plano

Eficiência da lumináriaSimbologia : ηηηηLUnidade : -

ηηηηL = ϕϕϕϕlamp

—ϕϕϕϕ lum

Eficiência do RecintoSimbologia : ηηηηRUnidade : -

ηηηηR = ϕϕϕϕ lum

—ϕϕϕϕ plano

Fator de utilizaçãoSimbologia : FuUnidade : -

Fu = ηηηηL . ηηηηR

Cálculo de Iluminação Geral5. DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE ( OU FATOR) DE UTILIZAÇÃO (u ou Fu):



O u INDICA A EFICIÊNCIA LUMINOSA DO CONJUNTO LÂMPADA +

LUMINÁRIA + RECINTO (suas dimensões e cores).

É DADO PELO CATÁLOGO DA LUMINÁRIA EM TABELA (ex.abaixo)

ÍNDICE DE RECINTO K

CORES

E QUANDO AS PAREDES NÃO TIVEREM A MESMA COR ?


6. DETERMINAÇÃO DO FATOR DE DEPRECIAÇÃO (d ou Fd):

“ CONSIDERA O DESGASTE E MANUTENÇÃO DO SISTEMA,

EVITANDO QUE O NÍVEL DE ILUMINÂNCIA REAL ATINJA

VALORES INFERIORES AOS DESEJADOS”.

OUTRA DEFINIÇÃO DO d: “É UM FATOR QUE RELACIONA O

FLUXO LUMINOSO PRODUZIDO POR UMA LUMINÁRIA NO FIM DO

PERÍODO DE MANUTENÇÃO – TEMPO DECORRIDO ENTRE DUAS

LIMPEZAS CONSECUTIVAS DE UMA LUMINÁRIA – E O FLUXO

EMITIDO PELA MESMA LUMINÁRIA NO PERÍODO DE SEU

FUNCIONAMENTO”.

ELE RETRATA:

� QUEDA DO FLUXO LUMINOSO DAS LÂMPADAS

� ACÚMULO DE SUJEIRA NAS LUMINÁRIAS

� DECRÉSCIMO DE REFLEXÃO NAS PAREDES E TETO DEVIDO À

SUJEIRA


6. DETERMINAÇÃO DO FATOR DE DEPRECIAÇÃO (d ou Fd):

O FATOR d É OBTIDO:

• DOS DADOS DE DEPRECIAÇÃO DO FABRICANTE DE LÂMPADAS

• DE UM JULGAMENTO DAS CONDIÇÕES DE LIMPEZA DO LOCAL

• DA FREQUÊNCIA DE LIMPEZA DAS LUMINÁRIAS

DESTA MANEIRA TENHO 2 MANEIRAS DISTINTAS DE OBTÊ-LO:

1ª) Adoto valores médios referenciados pela prática


1ª) DE MANEIRA GERAL ADOTA-SE UM VALOR DE:

• = 15% a 20% PARA AMBIENTES COM BOA MANUTENÇÃO (portanto, d

= 0,85 ou 0,80

• = 30% PARA AMBIENTES COM MANUTENÇÃO RUIM (portanto, d = 0,70)

• = 40% PARA AMBIENTES COM MANUTENÇÃO CRÍTICA (portanto, d =

0,60)

2ª) POR VALORES CALCULADOS/TABELADOS SEGUNDO

RECOMENDAÇÃO DA NBR 8995-1:

A NORMA APRESENTA UMA FÓRMULA QUE AGREGA A FREQUÊNCIA

DE LIMPEZA DAS LUMINÁRIAS E DO AMBIENTE, A DEPRECIAÇÃO

DO FLUXO LUMINOSO E A VIDA MEDIANA E REFERENIA-SE A

NORMA CIE 97.


7. FATOR DE FLUXO LUMINOSO DO REATOR – Ballast Factor (Bf)

Até há pouco tempo este fator não aparecia na fórmula pois os

reatores eletromagnéticos tinham um único índice de iluminação,

independentemente do tipo ou de marca. Com o advento dos

reatores eletrônicos, cada reator tem um índice Bf.

Existem reatores que fazem a lâmpada emitir 90% de seu fluxo

luminoso nominal, até tipos de alta performance que têm um índice

de 110% ou, 1,1.

Para projetos com lâmpadas que não operam com reatores

eletrônicos este índice Bf pode ser desprezado.

8. DETERMINAÇÃO DO QUANTIDADE TOTAL DE LÂMPADAS:

EM . A

N =

ϕϕϕϕ . Fu . Fd . Bf

Sendo: N = número de lâmpadas

(preferendial/ arredondado para cima)

A = área do local (em m2)

EM = nível de iluminância média (em Lux)

Fd = fator de depreciação (em decimal – 80% = 0,80)

Fu = fator de utilização (em decimal – 62% = 0,62)

Bf = fator de iluminação do reator (em decimal – 90% = 0,90)

ϕϕϕϕ = fluxo luminoso de cada lâmpada (em Lumens)

� Adequação dos resultados ao projeto

� Definição dos pontos de iluminação

A/2 A/2A A A A A

B/2

B

B/2

Verificar distribuição estética !

Distribuição uniforme no recinto !

Cálculo de Iluminação Geral

ESPAÇAMENTO DE LUMINÁRIAS TUBULARES

CCÁÁLCULULO LUMINOTLCULULO LUMINOTÉÉCNICOCNICOMMéétodo Ponto a Pontotodo Ponto a Ponto

Cálculo de Iluminação Pontual

E = (Ia . cos a) : h2 / cos2 a

E = (Ia . cos a) . cos2 a / h2

d2 = h2 / cos2 aaaa

EXERCÍCIO 2

1.250

Ep =

4,84

Para fontes puntiformes – 110 VIα

Ep =

hm2

1.250

Ep =

(2,2)2

Ep = 258 Lux

950

Ep =

4,84

Para fontes puntiformes – 220 VIα

Ep =

hm2

950

Ep =

(2,2)2

Ep = 196 Lux

EXERCÍCIO 3

Qual e a area de mesa e de piso que esta luminaria pode iluminar

NA MESA:

D = 2 . h . tg α/2

D = 2 . 2,2 . tg 30/2

D = 4,4 . tg 15

D = 4,4 . 0,268

D = 1,18 m ∴ r = 0,59 m

AREA NA MESA:

Area = Π . r2

Area = 3,1416 . (0,59)2

Area = 1,09 m2

NO CHAO:

D = 2 . h . tg α/2

D = 2 . 3 . tg 30/2

D = 6 . tg 15

D = 6 . 0,268

D = 1,61 m ∴ r = 0,805 m

NO CHAO:

Area = Π . r2

Area = 3,1416 . (0,805)2

Area = 2,04 m2

EXERCÍCIO 4

Tenho um objeto em uma loja ou na vitrine, conforme a figura abaixo e quero iluminá-lo com uma lâmpada halógena DECOSTAR 35 S da OSRAM. Pergunta-se qual será a abertura de facho da lâmpada que tenho que escolher?

α = 2 . arc tg r/d

α = 2 . arc tg 0,35/4

α = 2 . arc tg 0,0875

α = 2 . 5 = 10 graus

Para fontes puntiformesIα

Ep = x cos 3α

hm2

APLICAÇÃO – PLANO HORIZONTAL

Se a distância hm entre a fonte de luz e o objeto a ser iluminado for no mínimo 5 vezes maior do que a maior dimensão física da fonte de luz, pode-se considerar a fonte como

PONTUAL. Se for menor, considera-se linear.

Para fontes lineares

Ep = (πI α / 2d ) x cos α

ou Ep = (πI α / 2hm) x cos2 α

EXERCÍCIO

5) Tomando-se por base a luminária do catálogo em anexo, de modelo PRATA-E da ITAIM, para duas lâmpadas fluorescentes compactas de 18 Watt modelo OSRAM Dulux D/E 18W/840 e embutida no forro de um ambiente com pé-direito de 3,00 m, calcular:

Qual o nível de iluminância num ponto P em baixo da mesma considerando-se a altura do plano de trabalho de 0,8 m ?

I0º

E =

h2

175 cd x 1,2 x 2 420

E = = = 87 Lux

(2,2)2 4,84

Fluxo lâmpadas = 1.200 x 2

Por 1.000 lumens 175 cd

EXERCÍCIO

6) Qual a contribuição de outra luminária de iguais características colocada a uma distância de 2,2 m da primeira ? Obs: considerar a posição transversal...

2,20

0,80

p.t.

P

2,2

αααα

Primeiro achar valor de αααα ∴ Tg αααα = 2,2 / 2,2 = 1 ∴ αααα = 45º

Ep = (Iα / hm2 ) x cos 3α

∴ Ep = 87 + 20 = 107 Lux

Ep = (113 x 1,2 x 2/ 4,84) x cos 345º = 56 x 0,354 = ≅ 20 Lux

45º

Por 1.000 lumens 113 cd

7) Tomando-se por base a luminária do catálogo em anexo, de modelo 4013 da ITAIM, para duas lâmpadas fluorescentes tubulares T5 de 54 Watt modelo OSRAM Lumilux T5 HO 54W/840 SMARTLUX e embutida no forro de um ambiente com pé-direito de 3,70 m, calcular o nível de iluminância no ponto P, conforme a figura abaixo e considerando que a distância “a” vale 2,5 m e altura do plano de trabalho 0,80 m.

a

Primeiro achar valor de αααα

Tg αααα = 2,5 / 2,9 = 0,862 ∴ αααα = 40º

Ep = (πI α / 2hm) x cos2 α

Ep = 1. 354 x 0,587 = 795 Lux 40º

Por 1.000 lumens – Fluxo lâmpadas = 2 x 5 lm

250 cd

Ep = {(3,1416 x 250 x 2 x 5) / 2 x 2,9)} x cos2 40º

Para fontes puntiformes

Ep = (I α / h2) x cos 2 α x sen α


Ep = (π I α / 2h) x cos α x sen α

APLICAÇÃO – PLANO VERTICAL

FONTES PUNTIFORMES E LINEARES

8) Tomando-se por base a luminária de facho ASSIMÉTRICO do catálogo em anexo, de modelo TUPIBI da ITAIM, para uma lâmpada vapor metálico refletora de 35 Watt modelo OSRAM HCI PAR 30 35W/830 WDL PB 30º e embutida no forro de um ambiente com pé-direito de 3,0 m, calcular o nível de iluminância no ponto vertical P (na parede), conforme a figura abaixo e considerando que a distância “a” vale 1,5 m e “h” vale 2,20 m.

Primeiro achar valor de αααα

Tg αααα = 1,5 / 2,2 = 0,6818 ∴ αααα = 34º

Ep = (I α / h2) x cos 2 α x sen α

Ep = 2020 / 4,84 x 0,687 x 0,559

Ep ≅ 160 Lux

Ep = 2020 / (2,2)2 x cos 2 34º x sen 34º

(PLANO VERTICAL - FONTES PONTIFORMES)

2020 cd

34º

9) Tomando-se por base a mesma luminária do exercício anterior, calcular qual a distância “a” que devo colocá-la da parede para que o nível de iluminância seja máximo e considerando que o ponto “P” seja o meio da parede e que o pé-direito é 3,0 m.

Sei que para I maximo o αααα = 34º

Sei que para P está a 1,5 m de altura e como o PD = 3,0 m, portanto, h = 1,5 m

Sei que Tg αααα = a / h ∴

Tg 34º = a / 1,5

0,675 = a / 1,5

a = 0,675 x 1,5 = 1,01 m

(PLANO VERTICAL - FONTES PONTIFORMES)

10) Tomando-se por base a luminária da ITAIM modelo 2516 da ITAIM, para duas lâmpadas fluorescentes tubulares de 28 Watt modelo OSRAM Lumilux T5 HE 28W/850 e embutida no forro de um ambiente com pé-direito de 3,50 m, calcular o nível de iluminância no ponto vertical “P” no meio da parede, para que ele seja máximo.


Ep = (π I α / 2h) x cos α x sen α

Ep = (3,1416 x 430 x 2 x 2,75) /2 x 1,75) x cos 30º x sen 30º

Ep = 2.122,82 x 0,866 x 0,5

Ep ≅ 919 Lux

Por 1.000 lumens – Fluxo lâmpadas = 2 x 2.750 lm

(PLANO VERTICAL - FONTES LINEARES)

Sei pela curva fotométrica que αααα = 30º

para a maior intensidade e que ela vale

430 cd

Referências SOFTWARES de Luminotécnica

Prof. Nelson Solano Vianna

COMO AVALIAR E MEDIR AS QUESTÕES RELATIVAS ÀILUMINAÇÃO NATURAL E ARTIFICIAL ?

� TODOS OS MÉTODOS DE SIMULAÇÃO E CÁLCULO NA ÁREA DE ILUMINAÇÃO NATURAL E ARTIFICIAL BASEIAM-SE EM DOIS MODELOS CLÁSSICOS DE PREDIÇÃO: MÉTODO PONTO A PONTO E MÉTODO DOS FLUXOS

� ANTIGAMENTE OS PRINCIPAIS MÉTODOS ERAM GRÁFICOS E ANALÍTICOS. HOJE ELES CONTINUAM TENDO ESTAS BASES, PORÉM SE EXPRESSAM FUNDAMENTALMENTE POR MEIO COMPUTACIONAIS.

S O F T W A R E S

Reflexão Especular Reflexão Semi Especular Reflexão Difusa

Ray Tracing Ray Tracing Radiosidade

S O F T W A R E S

OS PRINCIPAIS MODELOS SÃO:

• RADIANCE: www.lbl.gov

• LUMEN DESIGN: www.lightechnologies.com

(associação de 2 outros softwares muito utilizados

“Lumen Micro e Light Scape”)

• AGi32: www.agi32.com

• ECOTECT: www.squ1.com/site.html

• RELUX: www.relux.ch ou www.relux.biz

• DIALUX: www.dial.de

www.lbl.gov/lab-index (e ai vai na letra “R” e “Radiance”)

http://radsite.lbl.gov/radiance

� NO NÚMERO 7, DE ABRIL/MAIO DE 2004, DA REVISTA LUME ARQUITETURA, PG.76 APRESENTA-SE UMA RELAÇÃO MUITO COMPLETA DOS PRINCIPAIS SOFTWARES DE ILUMINAÇÃO ARTIFICIAL, INCLUSIVE COM ENDEREÇOS DOS SITES PARA DOWNLOAD. (relação em anexo)

� UM DOS PRINCIPAIS ASPECTOS DESTES SOFTWARES É A POSSIBILIDADE QUE ELES APRESENTAM DE ATUALIZAÇÃO DOS BANCOS DE DADOS REFERENTES ÀS LUMINÁRIAS DE OUTROS FORNECEDORES (Ex. Calculux da Philips, Softlux da Itaim.

No site abaixo você encontrará arquivo em

pdf sobre “Softwares para iluminação”.

CONFIRA.

www.lumearquitetura.com.br/softwares.php

Autor: Wilson Teixeira.

Relação dos Softwares disponíveis para download (cont.)

Relação dos Softwares disponíveis para download (cont.)

Relação dos Softwares disponíveis para download

softlux Brasileiro, para avaliação de luz artificial

Juliana www.itaim.com.br

Accurender

Brasileiro, para avaliação de luz artificial

HIGHLIGHT COMPUTAÇÃO GRÁFICA

www.usp.br/fau/disciplinas de arquitetura/softwares de conforto

www.lbl.gov/lab-index/R

LOBBIES

ATRIUMS

HALL DE FÁBRICA

BIBLIOTECAS

PRATELEIRA DE LUZ

MUSEU

ESCRITÓRIOS

R E L U X

VALORES DE ILUMINÂNCIAS (Lux)

RELUX - AVALIAÇÃO QUANTITATIVA DE LUZ

RELUX - RENDERIZAÇÕES

Fonte: Arq. Daniele Ornaghi Sant’Anna

FATOR DE UTILIZAÇÃO DA LUMINÁRIA DO EXERCÍCIO 1

parte 6 cálculo luminotécnico - aea · a = área do local (em m 2) em = nível de iluminância...

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