Apostila OSRAM :: Iluminação e Conceitos

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Apostila de Conceitos e Projetos da OSRAM

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Apostila OSRAM :: Iluminação e Conceitos

  1. 1. Iluminação: Apresentação Conceitos e Projetos A história da OSRAM está intimamente ligada à história da humanidade, A OSRAM tem o prazer de colocar à disposição o Curso de suas relações e descobertas quanto à iluminação, pois sempre teve Iluminação: Conceitos e Projetos. Seu objetivo é ser um guia como meta o novo... o futuro. Isso só foi e é possível porque a OSRAM útil, principalmente para aqueles que se iniciam na área da tem paixão por iluminação inteligente e busca ver o mundo em uma nova iluminação artificial. luz. Por isso, fornece esse bem, de forma responsável, para a população de mais de 159 países em todos os continentes. De maneira clara e bem estruturada, este curso apresenta os principais conceitos luminotécnicos para que o leitor Em 1910, a empresa criou as lâmpadas incandescentes com filamentos possa se posicionar de maneira mais segura diante de todas de tungstênio, mas, desde então, os investimentos em pesquisa as etapas que compõem o projeto e sua execução. resultaram em novas tecnologias como luzes que transportam dados e vozes a qualquer lugar no planeta, curam bebês, eliminam cicatrizes, No início, nos referiremos também à luz natural, porque certos purificam o ar e a água, além dos LEDs (diodo emissor de luz). conceitos não são privilégio exclusivo da artificial. Além disso, lembramos a necessidade premente de trabalhar cada vez No Brasil, a OSRAM está presente desde 1922 e sempre contribuiu mais o projeto luminotécnico como um todo – luz natural e para o desenvolvimento socioeconômico do país. Em 1955, iniciou artificial, levando o melhor conforto, funcionalidade e a fabricação nacional de lâmpadas no município de Osasco, na área economia às edificações. metropolitana de São Paulo. Hoje, a OSRAM se caracteriza como a empresa mais especializada do mundo na área de iluminação. Tem uma vasta quantidade de patentes, trabalhos científicos e prêmios internacionais que garantem um portfólio com cerca de cinco mil tipos de lâmpadas. Ao mesmo tempo, sua atuação reflete um engajamento incondicional na preservação do meio ambiente e na qualidade de vida das pessoas em todo o mundo.
  2. 2. Índice Capítulo 05 Critérios de desempenho do ponto de vista do 33 projeto de iluminação Capítulo 06 Modelos de avaliação em iluminação 35 6.1 Método de cálculo de iluminação geral: 36 Capítulo 01 Conforto luminoso 06 Método das e ficiências 6.2 Método de cálculo para iluminação dirigida: 37 Capítulo 02 Objetivos da iluminação 10 Método ponto a ponto 6.3 Avaliação de custos 39 Capítulo 03 Sistemas de iluminação 10 6.3.1 Custos de investimento 39 6.3.2 Custos operacionais 40 Capítulo 04 Conceitos básicos: grandezas fotométricas 15 6.3.3 Cálculo de rentabilidade 40 4.1 A radiação solar e a luz 15 6.4 Softwares 42 4.2 Luz e Cores 16 4.3 Potência Total Instalada 17 Capítulo 07 Exemplos de aplicação 44 4.3.1 Densidade de Potência 17 7.1 Exemplo 1 - Cálculo de iluminação geral 44 4.3.2 Densidade de Potência Relativa 18 7.2 Exemplo 2 - Cálculo de iluminância 50 4.4 Fluxo Luminoso 19 7.3 Exemplo 3 - Cálculo de iluminação dirigida: 51 4.5 Eficiência Energética 19 Fonte de luz com refletor 4.5.1 Eficiência de lâmpada 19 7.4 Exemplo 4 - Cálculo de iluminação dirigida: 52 4.5.2 Eficiência de luminária 20 Abertura do facho de luz com refletor 4.5.3 Eficiência do Recinto 20 4.5.4 Fator de Depreciação (ou de Manutenção) 22 Capítulo 08 Anexos 53 4.6 Nível de Iluminância 23 Anexo 1 - Equipamentos auxiliares utilizados 53 4.6.1 Nível Adequado de Iluminância 24 em iluminação 4.7 Intensidade Luminosa 24 Anexo 2 - Níveis de Iluminância 54 4.7.1 Curva de distribuição luminosa 24 Recomendáveis para Interiores 4.8 Luminância 25 Anexo 3 - Coeficiente de Reflexão de 55 4.9 Índice de reprodução de cor 27 alguns materiais e cores 4.9.1 Espectro de Radiação Visível 28 Anexo 4 - Planilha de cálculo - Método dos fluxos 56 4.10 Temperatura de cor 28 Anexo 5 - Fator de depreciação 58 4.11 Fator de fluxo luminoso 32 4.12 Vida útil, vida média e vida mediana 32 Bibliografia Referência bibliográfica 59
  3. 3. 01 | IlumInAção: ConFoRTo lumInoSo Meio Ambiente (clima) Objetivos, físicos e quantificáveis Qtde. de luz: Lux Sensações Nível de ruído: dB(A) Estímulos 1º Nível de conforto Temperatura do ar: ºC Resposta fisiológica Umidade relativa: % aos estímulos Ventos: m/s ambientais Figura 1 – O conceito de conforto: resposta fisiológica a estímulos ambientais quantidade, qualidade da luz e sua através de sensações. distribuição, contrastes etc. O mesmo Neste momento é pertinente, então, raciocínio serve para as outras áreas nos perguntarmos como podemos do conforto ambiental 1 . Para a área definir conforto, e, particularmente, o de acústica, teremos um certo nível de conforto visual. barulho (ruído de fundo medido pelo seu nível de intensidade sonora em Quanto menor for o esforço de dB(A)), as frequências desse ruído, sua adaptação do indivíduo, maior será distribuição e propagação etc. Para a sua sensação de conforto (fig. 1). área de conforto térmico, teremos a temperatura do ar, a umidade relativa, 1. Conforto luminoso Para que possamos entendê-la de maneira a ventilação no ambiente, uma certa Mas o que seria este “esforço de mais clara e objetiva, começaremos quantidade de insolação etc. adaptação”? Do ponto de vista O que todos nós queremos - arquitetos, por discutir primeiramente o que é Todos esses estímulos ambientais são fisiológico, para desenvolvermos engenheiros, decoradores de interiores, conforto luminoso. físicos, objetivos e quantificáveis. determinadas atividades visuais, empresas fornecedoras de tecnologia, O primeiro nível para avaliarmos o que O usuário sentirá todas estas variáveis nosso olho necessita de condições produtos e serviços e, principalmente, é o conforto luminoso refere-se à físicas do espaço por meio de seus sentidos específicas e que dependem muito o usuário final - é que nossos ambientes resposta fisiológica do usuário. - visual, auditivo e termo-metabólico - e a das atividades que o usuário realiza. tenham o melhor conforto luminoso, a Um determinado ambiente provido de elas responderá, num primeiro momento, Por exemplo: para ler e escrever, é melhor qualidade e o menor custo luz natural e/ou artificial, produz possível. Esta equação, que parece estímulos ambientais, ou seja, um 1 O conforto ambiental é uma área de formação técnica definida pelo MEC na estrutura curricular profissional de arquitetos e simples, depende de muitas variáveis. certo resultado em termos de urbanistas. É composta de quatro sub-áreas: conforto térmico, iluminação (natural e artificial), acústica e ergonomia. 6 7
  4. 4. 01 | IlumInAção: ConFoRTo lumInoSo Objetivos, físicos, quantificáveis Subjetivas e dificilmente quantificáveis Estímulos Sensações / emoções Avaliação que depende não só da resposta física mas: • Da experência anterior • Da personalidade Qtde. de luz: Lux • Do estado de ânimo Nível de ruído: dB(A) • Da faixa etária Temperatura do ar: ºC • Da relação de gênero Umidade relativa: % • De aspectos culturais e Ventos: m/s estéticos Figura 3 - Conforto como sensações a Figura 2 – O conceito de conforto: sensações e emoções subjetivas partir de estímulos físicos necessária uma certa quantidade de pode e deve ser equacionado somente ao seu meio ambiente tem, portanto, pessoas se elas estão se sentindo bem luz no plano de trabalho 2 ; para por esta “vertente fisiológica” de maior um componente subjetivo importante. ou não em um determinado ambiente, desenhar ou desenvolver atividades ou menor esforço? Não. Hopkinson No processo de atribuir significado a sob determinadas condições visuais de maior acuidade visual diz: “Aquilo que vemos depende não um determinado estímulo ambiental, ambientais, a totalidade delas faz (atividades mais “finas” e com maior somente da qualidade física da luz ou o homem lança mão de uma série de automaticamente uma relação direta quantidade de detalhes), necessita-se da cor presente, mas também do fatores: sua experiência pessoal, sua com os estímulos físicos, objetivos de mais luz 3 . Mas quantidade de luz estado de nossos olhos na hora da personalidade, aspectos culturais, a deste ambiente, mensurando-os. Dirão não é o único requisito necessário. visão e da quantidade de experiência relação de gênero e idade, entre “sim” ou “não” dependendo se a Para essas atividades, a boa distribuição de visual da qual temos de lançar mão outros fatores. temperatura está alta ou baixa, se tem luz no ambiente e a ausência de contrastes para nos ajudar em nosso julgamento... Este caráter subjetivo da definição de muito ou pouco barulho, muita ou excessivos (como a incidência direta do sol Aquilo que vemos depende não só da conforto ambiental, seja ele luminoso, pouca luz, se está abafado ou bem no plano de trabalho e reflexos indesejáveis) imagem que é focada na retina, mas térmico ou acústico, é muito importante ventilado etc. também são fatores essenciais. da mente que a interpreta” 4. Ou seja, e, em algumas situações de projeto, Quanto melhores forem as condições não é possível fazer uma distinção como veremos mais adiante, é vital. propiciadas pelo ambiente, menor será marcante entre experiência sensorial e Quando pedimos para 100 pessoas Conforto é, portanto, a o esforço físico que o olho terá de fazer emocional, uma vez que a segunda definirem o que entendem por conforto, interpretação de estímulos para se adaptar às condições ambientais certamente depende da primeira e 99 o definirão com uma palavra objetivos, físicos e facilmente e desenvolver bem a atividade em ambas são elos inseparáveis. Qualquer subjetiva. Dirão: é uma sensação de quantificáveis, por meio de questão. É o enfoque fisiológico da fato visual terá sua repercussão, depois de bem estar, é sentir-se bem num respostas fisiológicas definição de conforto ambiental. interpretado, no significado psico-emocional ambiente, é não se sentir incomodado, (sensações) e de emoções, Mas será que, para desenvolvermos que o homem lhe dá. é ter a satisfação plena dos sentidos, com caráter subjetivo e de uma determinada atividade, conforto Esta resposta sensorial do indivíduo é estar em harmonia com o ambiente, difícil avaliação (Figs. 2 e 3). é um ambiente aconchegante, 2 A norma 5413, da ABNT, estipula como mínimo 300 lux e máximo 750 lux. 3 A mesma norma estipula 1.000 lux para desenho, por exemplo. agradável etc. Mas, quando 4 HOPKINSON, R.G. & KAY, L.D. The light of building, ed. Faber and Faber Ltd, London, 1969. perguntamos para estas mesmas 8 9
  5. 5. 02 | oBjeTIvoS dA IlumInAção Figura 4 Figura 5 Figura 6 - Iluminação geral Figura 7 - Exemplo de iluminação geral - Supermercado Iluminação para atividade laborativa - escritório Iluminação para atividade não laborativa - residência As duas sub-áreas do conforto instrumento de ambientação do espaço 3ª. Qual é a ambientação que queremos Vantagens: uma maior flexibilidade na ambiental que têm maior grau de – na criação de efeitos especiais com dar, com a luz, a este espaço? disposição interna do ambiente – layout. subjetividade são a ILUMINAÇÃO e a a própria luz ou no destaque de objetos Desvantagens: não atende às acústica, respectivamente. e superfícies ou do próprio espaço. Pelas questões acima, vemos que, necessidades específicas de locais que Este objetivo está intimamente qualquer que seja o sistema adotado, ele requerem níveis de iluminância6 mais 2. Os objetivos da iluminação associado às atividades não deverá sempre ser escolhido de uma elevados, grande consumo de energia e, em laborativas, não produtivas, de lazer, forma intimamente ligada à função a ser algumas situações muito específicas, Para a Iluminação, tanto natural quanto estar e religiosas – residências, exercida no local – novamente, as podem desfavorecer o controle do artificial, a função é o primeiro e mais restaurantes, museus e galerias, igrejas laborativas e não laborativas. ofuscamento7 pela visão direta da fonte. importante parâmetro para a definição etc. É a luz da emoção 5 (fig. 5). Este é o sistema que se emprega mais de um projeto. Ela irá determinar o tipo Para se responder a primeira pergunta, frequentemente em grandes escritórios, de luz que o ambiente precisa. 3. Os sistemas de iluminação classificamos os sistemas de acordo oficinas, salas de aula, fábricas, O primeiro objetivo da iluminação é com a forma que as luminárias são supermercados, grandes magazines etc. a obtenção de boas condições de Muitos profissionais cometem um erro distribuídas pelo ambiente e com os visão associadas à visibilidade, primário num projeto luminotécnico, efeitos produzidos no plano de trabalho. b) Iluminação localizada: concentra-se segurança e orientação dentro de um partindo inicialmente da definição de Esta classificação também é conhecida a luminária em locais de principal interesse. determinado ambiente. Este objetivo lâmpadas e/ou luminárias. O primeiro como Sistema Principal. Nela, os Exemplo: este tipo de iluminação é útil está intimamente associado às passo de um projeto luminotécnico é definir sistemas de iluminação proporcionam: para áreas restritas de trabalho em fábrica atividades laborativas e produtivas – o(s) sistema(s) de iluminação, respondendo (figs. 8 e 9). escritório, escolas, bibliotecas, bancos, basicamente a três perguntas: a) Iluminação geral: distribuição As luminárias devem ser instaladas indústrias etc. É a luz da razão (fig. 4). 1ª. Como a luz deverá ser distribuída aproximadamente regular das luminárias suficientemente altas para cobrir as O segundo objetivo da iluminação é pelo ambiente? pelo teto; iluminação horizontal de um certo superfícies adjacentes, possibilitando a utilização da luz como principal 2ª. Como a luminária irá distribuir a luz? nível médio; uniformidade (figs. 6 e 7). altos níveis de iluminância sobre o plano 5 Algumas atividades estão, por essência, numa situação intermediária, como por exemplo as comerciais. Dependendo do tipo de loja, 6 Vide item 4.6 estaremos mais próximos de um caso ou de outro. 7 Vide item 4.8 10 11
  6. 6. 03 | SISTemAS de IlumInAção 0 10% 10 40% 40 60% 0 100% 60 90% 40 60% 40 60% 60 90% 90 100% 40 60% 10 40% 0 10% Figura 8 - Iluminação localizada Figura 9 - Exemplo de iluminação localizada Figura 12 - Classificação das luminárias segundo a radiação do fluxo luminoso Vantagens: maior economia de energia, maior controle dos efeitos luminotécnicos. Desvantagens: deve ser complementada por outro tipo de iluminação, e apresenta menor flexibilidade na alteração da disposição dos planos de trabalho. Para responder a segunda pergunta, Figura 10 – Iluminação de tarefa Figura 11 - Exemplo de iluminação de tarefa “Como a luminária irá distribuir a luz?”, classificam-se os sistemas de iluminação Figura 13 - Exemplo de sistema direto e indireto de trabalho , ao mesmo tempo em que 8 devem ser reposicionadas. de acordo com a forma pela qual o fluxo asseguram uma iluminação geral Para atividades laborativas, necessitam luminoso é irradiado pela luminária, ou, suficiente para eliminar fortes contrastes. de complementação através do mais precisamente, de acordo com a Normalmente, quando temos um Vantagens: maior economia de sistema geral de controle de quantidade do fluxo luminoso irradiado projeto de iluminação em mãos, o energia, e podem ser posicionadas de uniformidade de luz do local. Para para cima e para baixo do plano horizontal dividimos em sistema principal, tal forma a evitar ofuscamentos, outras situações, não necessariamente. e da luminária (e/ou lâmpada). Essa aquele que resolverá as necessidades sombras indesejáveis e reflexões segunda classificação obedece ao funcionais, e sistema secundário, veladoras, além de considerar as c) Iluminação de tarefa: luminárias esquema acima (fig. 12). que dará mais ênfase à “personalidade” necessidades individuais. perto da tarefa visual e do plano de Muitos autores classificam os sistemas do espaço, a sua “ambientação” por Desvantagens: em caso de trabalho iluminando uma área muito simplesmente por: direto, indireto e meio da luz (numa abordagem mais mudança de layout, as luminárias pequena. (figs. 10 e 11) direto-indireto (compreendendo, nesse criativa, livre e não tão “funcional”). 8 Tanto para a iluminação localizada como para a de tarefa, que muitas vezes destinam-se a proporcionar altos níveis último caso, as classificações O sistema secundário relaciona-se de iluminação (1.000-2000 lux). intermediárias). mais à terceira pergunta, “Qual é a 12 13
  7. 7. 03 | SISTemAS de IlumInAção Sistema Principal Sistema Secundário Geral Luz de Destaque Luz de Efeito Localizado Luz Decorativa Modulação de Intensidade De tarefa Luz Arquitetônica Figura 14 - Sistemas de iluminação Figura 17 - Iluminação decorativa Figura 15 - Iluminação de destaque ambientação que queremos dar, com Luz arquitetônica: Obtida quando 4. Conceitos básicos: grandezas a luz, a este ambiente?”. posicionamos a luz dentro de elementos fotométricas arquitetônicos do espaço, como Luz de destaque: Coloca-se ênfase em cornijas, sancas, corrimãos etc. Deve- As grandezas a seguir são determinados aspectos do interior se tomar cuidado com esse termo, pois fundamentais para o entendimento arquitetônico, como um objeto ou uma toda a luz deve ser, por definição, dos conceitos da luminotécnica. superfície, chamando a atenção do olhar. arquitetônica. Ou seja, estar em perfeita A cada definição, seguem-se as Geralmente, esse efeito é obtido com o uso integração com a arquitetura. Neste unidades de medida e o símbolo gráfico de spots, criando-se uma diferença 3, 5 ou caso, estão apenas sendo escolhidos do Quadro de Unidades de Medida, do até 10 vezes maior em relação à luz geral elementos arquitetônicos para servirem Sistema Internacional - SI, além de ambiente. Este efeito pode ser obtido de suporte à luz (fig. 18). interpretações e comentários destinados também posicionando a luz muito próxima a facilitar o seu entendimento. Figura 16 - Iluminação de efeito à superficie a ser iluminada. Exemplo: paredes, objetos, gôndolas, displays, 4.1 A radiação solar e a luz quadros etc (fig. 15). produz a luz. Ex: Lustres antigos, Uma fonte de radiação emite ondas arandelas coloniais e velas criam eletromagnéticas com diferentes Luz de efeito: Enquanto na luz de uma área de interesse no ambiente, comprimentos de onda. A radiação solar destaque procuramos destacar algo, destacando o objeto mais do que tem três espectros principais desta aqui o objeto de interesse é a própria iluminando o próprio espaço (fig. 17). radiação: o infravermelho - responsável luz: jogos de fachos de luz nas pela sensação de calor - o espectro visível, paredes, contrastes de luz e sombra Modulação de intensidade ou luz, e o ultravioleta – responsável pelo etc (fig. 16). (dimerização): É a possibilidade de efeito higiênico da radiação (pois mata aumentar ou diminuir a intensidade bactérias e fungos), pela despigmentação Luz decorativa: Aqui não é o efeito das várias luminárias, modificando Figura 18 - Luz arquitetônica de alguns tipos de tecidos, pelo de luz que importa, mas o objeto que com isso a percepção ambiental. bronzeamento da pele, etc. 14 15
  8. 8. 04 | ConCeIToS BáSICoS nm Infravermelho 1013 Ondas largas Ondas médias 1011 Ondas curtas nm 109 Ondas ultracurtas 780 107 Televisão 107 Radar 103 Infravermelho Luz 610 Ultravioleta Luz 10 590 10-3 Raios X 570 10-5 Raios Gama 500 380 10-7 10-9 Raios Cósmicos Ultravioleta 10-11 10-15 Figura 21 - Composição das cores da luz Figura 19 - Espectro eletromagnético a porção do vermelho da fonte de luz, 4.3 Potência Total Instalada (ou 100 Luz é, portanto, a radiação eletromagnética % a maçã refletiria muito pouca luz, Fluxo Energético) capaz de produzir uma sensação visual e 80 parecendo totalmente negra. Podemos Símbolo: Pt Noite Dia está compreendida entre 380 e 780 nm ver que a luz é composta por três Unidade: W ou Kw 60 (Figs. 19 e 20). A sensibilidade visual para cores primárias. É a somatória da potência de todos os a luz varia não só de acordo com o 40 A combinação das cores vermelho, aparelhos instalados na iluminação. Trata- 380 780 comprimento de onda da radiação, mas verde e azul permite obtermos o se aqui da potência da lâmpada, 20 também com a luminosidade. branco (Sistema RGB: R=Red, multiplicada pela quantidade de unidades A curva de sensibilidade do olho 0 G=Green, B=Blue). utilizadas (n), somado à potência 100 400 500 600 700 nm humano demonstra que radiações de UV Luz IV A combinação de duas cores primárias consumida de todos os reatores, menor comprimento de onda (violeta e Figura 20 produz as cores secundárias - magenta, transformadores e/ou ignitores. Uma vez azul) geram maior intensidade de Curva de sensibilidade do olho humano à radiação visível amarelo e ciano. As três cores primárias, que os valores resultantes são elevados, sensação luminosa quando há pouca dosadas em diferentes quantidades, a Potência Total Instalada é expressa em luz (ex: crepúsculo, noite etc.), 4.2 Luz e Cores permitem obtermos outras cores de luz. quilowatts, aplicando-se, portanto, o enquanto as radiações de maior Há uma tendência em pensarmos que os Da mesma forma que surgem diferenças quociente 1000 na equação. comprimento de onda (laranja e objetos já possuem cores definidas. na visualização das cores ao longo do n . w* vermelho) se comportam ao contrário. Na verdade, a aparência de um objeto dia (diferenças da luz do sol ao meio-dia Pt = em Kw 1000 O olho humano possui diferentes é resultado da iluminação incidente e no crepúsculo), as fontes de luz sensibilidades para a luz. Durante o sobre ele. Por exemplo, sob uma luz artificiais também apresentam diferentes *W = potência consumida pelo conjunto dia, nossa maior percepção se dá para branca, a maçã aparenta ser de cor resultados. As lâmpadas incandescentes, lâmpada + acessórios. o comprimento de onda de 550 nm, vermelha, pois ela tende a refletir a por exemplo, tendem a reproduzir correspondente às cores amarelo- porção do vermelho do espectro de com maior fidelidade as cores 4.3.1 Densidade de Potência esverdeadas. Já durante a noite, para radiação, absorvendo a luz nos outros vermelha e amarela do que as cores Símbolo: D o de 510 nm, correspondente às cores comprimentos de onda. Se verde e azul, aparentando ter uma luz Unidade: W/m 2 verdes azuladas (fig. 20). utilizássemos um filtro para remover mais “quente”. É a Potência Total Instalada em watt 16 17
  9. 9. 04 | ConCeIToS BáSICoS Instalação 1 Instalação 2 1 2 A = 50 m2 A = 70 m2 E = 750 lx E = 400 lx Pt = 1,5 Kw Pt = 1,4 Kw D = 30 W/m2 D = 20 W/m2 Dr = 4 W/m2 Dr = 5 W/m2 por 100 lx por 100 lx Figura 23 - Fluxo luminoso de uma lâmpada (lm) Figura 22: Exemplos de avaliação do consumo energético. uma fonte, medida em lúmens, na tensão para cada metro quadrado de área. Logo: E 2 = 400 lx nominal de funcionamento. Com esses dados, a Densidade de É chamado também de “pacote de luz” Pt . 1000 D= em W/m 2 D Potência Relativa (Dr) é: (fig. 23). A Dr = em W/m 2 . 100 lx A.E 2 Essa grandeza é muito útil para os futuros 100 30 W / m 4.5 Eficiência Energética Dr1 = = 4 W / m2 por 100 lx cálculos de dimensionamento de sistemas 750 lx Símbolo: ŋw (ou K, conforme IES) de ar-condicionado ou mesmo dos projetos Tomando-se como exemplo duas 100 lx Unidade: lm / W (lúmen / watt) elétricos de uma instalação. A comparação instalações comerciais, (fig. 22) tem-se entre projetos luminotécnicos somente se a primeira impressão de que a 20 W / m 2 4.5.1 Eficiência energética de lâmpadas Dr2 = = 5 W / m2 por 100 lx torna efetiva quando se leva em conta níveis instalação 2 é mais eficiente do que a 400 lx As lâmpadas se diferenciam entre si não de Iluminância9 iguais para diferentes 1, já que a Densidade de Potência é: 100 lx só pelos diferentes Fluxos Luminosos que sistemas. Em outras palavras, um sistema irradiam, mas também pelas diferentes luminotécnico só é mais eficiente do que Logo, a instalação 2 consome mais potências que consomem. 1500 outro, se, ao apresentar o mesmo nível de D1 = = 30 W / m 2 energia por metro quadrado, e também Para poder compará-las, é necessário saber 50 Iluminância do outro, consumir menos watts fornece menos luz. Portanto, a quantos lúmens são gerados por watt por metro quadrado. instalação 1 é mais eficiente. consumido. A essa grandeza dá-se o nome 1400 D2 = = 20 W / m 2 de Eficiência Energética (ou “Rendimento 70 4.3.2 Densidade de Potência Relativa 4.4 Fluxo Luminoso Luminoso”). A figura 24 exemplifica as Símbolo: Dr Porém, ao avaliar-se a eficiência, é Símbolo: φ eficiências de alguns tipos de lâmpadas. Unidade: W/m 2 p/ 100 lx preciso verificar a Iluminância em Unidade: lúmen (lm) Como geralmente a lâmpada é instalada É a Densidade de Potência Total Instalada ambos os casos. Fluxo Luminoso é a radiação total da fonte dentro de luminárias, o Fluxo Luminoso final para cada 100 lx de Iluminância. Supondo-se: E 1 = 750 lx luminosa entre os limites de comprimento disponível é menor do que o irradiado pela de onda mencionados (380 e 780m). O fluxo lâmpada, devido à absorção, reflexão e 9 Vide iten 4.6 luminoso é a quantidade de luz emitida por transmissão da luz pelos materiais com que 18 19
  10. 10. 04 | ConCeIToS BáSICoS 170 160 150 140 φ 130 h pend 120 110 100 90 h’ 80 φ Luminária H 70 h 60 50 φ Plano 40 30 hpt 20 10 0 Incandes- Halóge- Mista Mercúrio DULUX® DULUX® Metálica LUMILUX® LUMILUX® Sódio cente nas HWL® HQL® integradas não integr. HCI® T8 T5 NAV® Figura 25: 10 à 15 15 à 25 20 à 35 45 à 55 50 à 65 50 à 87 65 à 90 66 à 93 70 à 125 80 à 140 Figura 26 – Representação do Pé Direito Útil Esquema de representação de Fluxos Luminosos. Figura 24 - Eficiência energética (lm/W) são construídas as luminárias. O Fluxo Certos catálogos fornecem a Curva de Índice do Recinto trabalho (hpt), menos a altura do Luminoso emitido pela luminária é Distribuição Luminosa junto à Curva Símbolo: K pendente da luminária (hpend). Isto é, avaliado através da Eficiência da Zonal de uma luminária. A Curva Zonal Unidade: não tem a distância real entre a luminária e o Luminária (item 4.5.2). Isto é, o Fluxo nos indica o valor da Eficiência da plano de trabalho (Fig. 26). Luminoso da luminária em serviço Luminária em porcentagem. O Índice do Recinto é a relação entre as Como já visto, o fluxo luminoso pode dividido pelo Fluxo Luminoso da lâmpada. dimensões do local, dada por: ser alterado de acordo com o tipo de 4.5.3 Eficiência do Recinto luminária empregada e as dimensões 4.5.2 Eficiência de luminária Símbolo: ŋR a.b do recinto. K= (rendimento da luminária) Unidade: não tem h (a + b) Símbolo: ŋL O valor da Eficiência do Recinto é dado Obs: quando a luminária for Unidade: não tem por tabelas, contidas nos catálogos dos para iluminação direta embutida, h = h’. “Razão do Fluxo Luminoso emitido por uma fabricantes de luminárias, onde luminária, em relação à soma dos fluxos relacionam-se os valores dos coeficientes 3. a . b Fator de Utilização K= individuais das lâmpadas funcionando fora da de reflexão do teto, paredes e piso, com 2.h’ (a + b) Símbolo: Fu luminária (fig. 25).” Normalmente, esse valor a Curva de Distribuição Luminosa da Unidade: não tem é indicado pelos fabricantes de luminárias. luminária utilizada e o Índice do Recinto para iluminação indireta, sendo O Fluxo Luminoso final (útil) que irá Dependendo das qualidades físicas do (para este último, vide p. 21). a = comprimento do recinto incidir sobre o plano de trabalho é recinto em que a luminária será instalada, o Uma vez calculado o Índice do Recinto b = largura do recinto avaliado pelo Fator de Utilização. Fluxo Luminoso que dela emana poderá se (K), procura-se identificar os valores da h = pé-direito útil Ele indica, portanto, a eficiência propagar mais facilmente, dependendo da refletância do teto, paredes e piso. h’ = distância do teto ao plano de luminosa do conjunto lâmpada, absorção e reflexão dos materiais e da Na interseção da coluna de trabalho luminária e recinto. O produto da trajetória que irá percorrer até alcançar o refletâncias e linha de Índice do H = pé direito Eficiência do Recinto (ŋR) pela plano de trabalho. Essa condição mais ou Recinto, encontra-se o valor da hpt = altura do plano de trabalho Eficiência da Luminária (ŋL) nos dá menos favorável é avaliada pela Eficiência do Eficiência do Recinto (ŋR), via Fator Pé-direito útil é o valor do pé-direito total o Fator de Utilização (Fu). Recinto (vide item 4.5.3). de Utilização Fu (vide p.21). do recinto (H), menos a altura do plano de 20 21
  11. 11. 04 | ConCeIToS BáSICoS Fu = ŋL . ŋR S3 = 9S1 Símbolo: Fd Unidade: % S2 = 4S1 4 lux Determinados catálogos indicam tabelas de Todo o sistema de iluminação tem, S1 9 lux 36 lux Fatores de Utilização para suas luminárias. após sua instalação, uma depreciação Apesar destes serem semelhantes às no nível de iluminância ao longo do tabelas de Eficiência do Recinto, os valores tempo. Esta é decorrente da 1m nelas encontrados não precisam ser depreciação do fluxo luminoso da 2m multiplicados pela Eficiência da Luminária, lâmpada e do acúmulo de poeira 3m uma vez que cada tabela é específica para sobre lâmpadas e luminárias. Para uma luminária e já considera a sua perda na compensar parte desta depreciação, emissão do Fluxo Luminoso. estabelece-se um fator de depreciação Figura 28 - Lei do inverso do quadrado da distância Esta tabela nada mais é do que o valor da que é utilizado no cálculo do números Eficiência do Recinto já multiplicado pela de luminárias. Este fator evita que o Eficiência da Luminária, encontrado pela nível de iluminância atinja valores afins) e de 40% para ambientes com interseção do Índice do Recinto (K) e das abaixo do mínimo recomendado. Para manutenção crítica (galpões industriais, E= φ A (m ) lm 2 Refletâncias(1) do teto, paredes e piso, nesta efeitos práticos pode-se utilizar a garagens etc.), dando origem a Fatores de ordem (Fig. 27). tabela (Anexo 4). Depreciação, respectivamente, Fd = 0,8 e É também a relação entre intensidade Nesta publicação, iremos considerar uma Fd = 0,6. luminosa e o quadrado da distância (I/ 4.5.4 Fator de Depreciação (ou Fator depreciação de 20% para ambientes com h²) (fig.28). Na prática, é a quantidade de Manutenção) boa manutenção / limpeza (escritórios e 4.6 Nível de Iluminância de luz dentro de um ambiente, e pode Símbolo: E ser medida com o auxílio de um TETO (%) 70 50 30 0 Unidade: Lux (lm/m2) luxímetro. Como o fluxo luminoso não é PAREdE (%) 50 30 10 50 30 10 30 10 0 A luz que uma lâmpada irradia, distribuído uniformemente, a iluminância PiSO (%) 10 10 10 0 relacionada à superfície à qual incide, não será a mesma em todos os pontos kr Fator de utilização define uma nova grandeza da área em questão. Considera-se, por 0,60 34 29 26 33 29 26 29 26 25 luminotécnica denominada de isso, a iluminância média (Em). Existem 0,80 40 36 33 39 35 32 35 32 31 Iluminamento, nível de iluminação ou normas especificando o valor mínimo 1,00 45 41 38 44 41 38 40 38 36 Iluminância (fig. 28). de iluminância média, para ambientes 1,25 50 46 43 49 45 43 45 42 41 1,50 53 50 47 52 49 46 48 46 45 Expressa em lux (lx), indica o fluxo diferenciados pela atividade exercida, 2,00 58 55 52 56 54 52 53 51 50 luminoso de uma fonte de luz que incide relacionados ao conforto visual. Alguns 2,50 60 58 56 59 57 55 56 55 53 sobre uma superfície situada à uma certa dos exemplos mais importantes estão 3,00 62 60 58 61 59 58 58 57 55 distância dessa fonte. relacionados no anexo 2 desta 4,00 64 63 61 63 62 60 61 59 58 A equação que expressa esta grandeza é: publicação (ABNT - NBR 5413). 5,00 66 64 63 64 63 62 62 61 59 Figura 27 - Exemplo de tabela de Fator de Utilização de Luminária 1Refletância ou Reflexão, vide anexo 3 22 23
  12. 12. 04 | ConCeIToS BáSICoS 150 125 Margem para depreciação de fluxo luminoso e acúmulo 100 de sujeira 80 Iluminância % Tempo Figura 29 - Compensação da depreciação no cálculo da Iluminância Média (Fator de Depreciação) para Figura 30 - ângulo de abertura FLOOD 38º Figura 31 - ângulo de abertura SPOT 10º ambientes com boa manutenção 180º 160º 140º 175º 155º 135º 125º 7 4.6.1 Nível Adequado de Iluminância Se a fonte luminosa irradiasse a luz 120 6 115º 4.8 Luminância 5 Quanto mais elevada a exigência visual da uniformemente em todas as direções, o Fluxo 80 120º 4 100º Símbolo: L 2 atividade, maior deverá ser o valor da Luminoso se distribuiria na forma de uma 60 95º 90º Unidade: cd/m2 85º Iluminância Média (Em) sobre o plano de esfera. Tal fato, porém, é quase impossível de cd 90º 2 3 Das grandezas mencionadas, até 4 75º trabalho. Deve-se consultar a norma NBR- acontecer, razão pela qual é necessário medir 40 5 6 65º então, nenhuma é visível, isto é, os 80 60º 7 5413 para definir o valor de iluminância média o valor dos lúmens emitidos em cada direção. 8 9 55º raios de luz não são vistos, a menos 120 45º pretendido. Como já foi mencionado Essa direção é representada por vetores, 10 11 35º q u e s e j a m re f l e t i d o s e m u m a 0º 20º 40º 12 5º 15º 25º anteriormente, deve-se considerar também cujos comprimentos indicam as Intensidades 0 superfície e aí transmitam a sensação que, com o tempo de uso, se reduz o Fluxo Luminosas. Portanto, Intensidade Luminosa Transversal Longitudinal de claridade aos olhos. Essa Luminoso da lâmpada devido tanto ao é o Fluxo Luminoso irradiado na direção de Figura 32: Curva de distribuição de Intensidades sensação de claridade é chamada de desgaste, quanto ao acúmulo de poeira na um determinado ponto (fig. 30 e 31). Luminosas no plano transversal e longitudinal para Luminância (fig. 33). uma lâmpada fluorescente isolada (A) ou associada luminária, resultando em uma diminuição da É a Intensidade Luminosa que emana de a um refletor (B). Iluminância. (Fig. 29) Por isso, quando do 4.7.1 Curva de distribuição luminosa uma superfície, pela sua superfície cálculo do número de luminárias, estabelece-se Símbolo: CDL aparente (fig. 34). um Fator de Depreciação (Fd), o qual, elevando Unidade: candela (cd) X 1000 lm ângulos em que ela é direcionada num A equação que permite sua determinação é: o número previsto de luminárias, evita que, com Se, num plano transversal à lâmpada, plano (fig. 32). o desgaste, o nível de Iluminância atinja valores todos os vetores que dela se originam Para a uniformização dos valores das I L= abaixo do mínimo recomendado. tiverem suas extremidades ligadas por um curvas, geralmente são referidas a 1000 A . cos α traço, obtém-se a Curva de Distribuição lm. Nesse caso, é necessário multiplicar 4.7 Intensidade Luminosa Luminosa (CDL). o valor encontrado na CDL pelo Fluxo na qual: Símbolo: I Em outras palavras, é a representação da Luminoso das lâmpadas em questão e L = Luminância, em cd/m² Unidade: candela (cd) Intensidade Luminosa em todos os dividir o resultado por 1000 lm. I = Intensidade Luminosa, em cd 24 25
  13. 13. 04 | ConCeIToS BáSICoS Ofuscamento 45º Iluminância Superfície aparente Reflexivo Luz incidente não é visível A . cos α 3 Ofuscamento Direto 10 α 2 3 Superfície iluminada A 1 Figura 34 - Luminância (percepção de brilho) Figura 35 - Ofuscamento Figura 36 - Proporção harmoniosa de luminâncias Luminância Luz refletida é visível Como os objetos refletem a luz de 200 cd/m², valores acima deste Efeitos Luz e Sombra diferentemente uns dos outros, fica não devem ultrapassar o ângulo de Deve-se tomar cuidado no explicado porque a mesma Iluminância 45º, como indicado na fig. 35. direcionamento do foco de uma pode dar origem a Luminâncias O posicionamento e a Curva de luminária, para evitar que sejam diferentes. Vale lembrar que o Coeficiente Distribuição Luminosa devem ser tais criadas sombras incômodas, de Reflexão é a relação entre o Fluxo que evitem prejudicar as atividades lembrando, porém, que a total Luminoso refletido e o Fluxo Luminoso do usuário da iluminação. ausência de sombras leva à perda da Figura 33 - Luminância X Iluminância incidente em uma superfície. Esse identificação da textura e do formato coeficiente é geralmente dado em Proporção Harmoniosa entre dos objetos. Uma boa iluminação não A = área projetada, em m² tabelas, cujos valores são em função das Luminâncias significa luz distribuída por igual. α = ângulo considerado, em graus cores e dos materiais utilizadas (exemplos Acentuadas diferenças entre as no anexo 3). Luminâncias de diferentes planos 4.9 Índice de reprodução de cor Como é difícil medir a Intensidade causam fadiga visual, devido ao Símbolo: IRC ou Ra Luminosa que provém de um corpo não Limitação de Ofuscamento excessivo trabalho de acomodação Objetos iluminados podem nos parecer radiante (através de reflexão), pode-se Duas formas de ofuscamento podem dos olhos, ao passar por variações diferentes, mesmo se as fontes de luz recorrer a outra fórmula, a saber: gerar incômodos: bruscas de sensação de claridade. tiverem idêntica tonalidade. Para evitar esse desconforto, As variações de cor dos objetos ρ.E • Ofuscamento direto, através de luz recomenda-se que as Luminâncias iluminados sob fontes de luz L= π direcionada diretamente ao campo visual. de piso, parede e teto se harmonizem diferentes podem ser identificadas • Ofuscamento reflexivo, através da numa proporção de 1:2:3, e que, no através de um outro conceito, a na qual: reflexão da luz no plano de trabalho, caso de uma mesa de trabalho, a Reprodução de Cor, e de sua escala ρ = Refletância ou Coeficiente de direcionando-a para o campo visual. Luminância não seja inferior a 1/3 da qualitativa, o Índice de Reprodução Reflexão Considerando que a Luminância da do objeto observado (fig. 36). de Cor (IRC ou RA). O IRC é E = Iluminância sobre essa superfície própria luminária é incômoda a partir estabelecido em função da luz natural 26 27
  14. 14. 04 | ConCeIToS BáSICoS 100 1a Ra 90-100 Testes de cor - Floricultura, Muito Bom Nível 1 escritórios - residências - lojas 1b Ra 80-100 80 2a Ra 70-79 Bom Áreas de circulação - Escadas Nível 2 oficinas - ginásios esportivos 2a Ra 60-69 60 Razoável Depósitos - Postos de gasolina Nível 3 Ra 40-59 Pátio de montagem industrial 40 Vias de tráfego - Canteiro de Ruim Nível 4 Ra 20-39 obras - Estacionamentos Classificação Nível - Índice IRC Exemplos de aplicação OSRAM - Linha de produtos Normas ABNT - 5413 Figura 37 - Índice de reprodução de cor e exemplos de aplicação Figura 38 - IRC Figura 39 - Espectro da luz natural que tem reprodução fidedigna, ou Espectros contínuos ou descontínuos seja, 100. No caso das lâmpadas, o resultam em fonte de luz com presença IRC é estabelecido entre 0 e 100, de comprimentos de ondas de cores comparando-se a sua propriedade distintas. Cada fonte de luz tem, de reprodução de cor à luz natural portanto, um espectro de radiação (do sol). próprio que lhe confere características Portanto, quanto maior a diferença na e qualidades específicas. aparência de cor do objeto iluminado A cor de um objeto é determinada pela em relação ao padrão, menor é seu reflexão de parte do espectro de luz que IRC. Com isso, explica-se o fato de incide sobre ele. Isso significa que uma boa lâmpadas de mesma Temperatura de Reprodução de Cor está diretamente ligada Figura 40 - Espectro das lâmpadas fluorescentes Figura 41 - Espectro das lâmpadas fluorescentes LUMILUX® 830. LUMILUX® 860. Cor possuírem Índice de Reprodução à qualidade da luz incidente, ou seja, à de Cor diferentes (figs. 37 e 38). distribuição equilibrada das ondas constituintes do seu espectro. Ao lado, 4.9.1 Espectro de Radiação Visível apresentam-se alguns espectros de Como já mencionamos nos itens 4.1 e lâmpadas (figs. 39 a 43). 4.2, luz é uma faixa de radiação eletromagnética, com comprimento de 4.10 Temperatura de cor onda entre 380 a 780 nm (nanômetros), Símbolo: T ou seja, da cor ultravioleta à vermelha, Unidade: K (Kelvin) Figura 47 passando pelo azul, verde, amarelo e Em aspecto visual, admite-se que é bastante roxo. As cores azul, vermelho e verde, difícil a avaliação comparativa entre a quando somadas em quantias iguais, sensação de Tonalidade de Cor de diversas Figura 42 - Espectro das lâmpadas POWERSTAR® HCI® Figura 43 - Espectro das lâmpadas de sódio NAV ® 930. definem o aspecto da luz branca. lâmpadas. Para estipular um parâmetro, foi 28 29
  15. 15. 04 | ConCeIToS BáSICoS definido o critério Temperatura de Cor psicológico, quando dizemos que um (Kelvin) para classificar a luz. Assim como sistema de iluminação apresenta luz um corpo metálico que, em seu aquecimento, “quente” não significa que a luz apresenta passa desde o vermelho até o branco, uma maior temperatura de cor, mas sim que quanto mais claro o branco (semelhante à a luz apresenta uma tonalidade mais luz diurna ao meio-dia), maior é a Temperatura amarelada. Um exemplo deste tipo de de Cor (aproximadamente 6500K). A luz iluminação é a utilizada em salas de estar, amarelada, como de uma lâmpada quartos ou locais onde se deseja tornar um incandescente, está em torno de 2700 ambiente mais aconchegante. Da mesma 2000K 2700K 3000K 3800K 4000K 4200K 5200K 6000K 6100K K. É importante destacar que a cor da forma, quanto mais alta for a temperatura luz em nada interfere na Eficiência de cor, mais “fria” será a luz (figs. 44 e 45). Energética da lâmpada, não sendo válida Um exemplo deste tipo de iluminação é 100 Incandescente Halógenas DECOSTAR® T8 a impressão de que quanto mais clara, a utilizada em escritórios, cozinhas ou COOL BLUE® HQI® E mais potente é a lâmpada. locais em que se deseja estimular ou HCI® - T 90 Convém ressaltar que, do ponto de vista realizar alguma atividade laborativa. LUMILUX® LUMILUX® T5 DULUXSTAR® 827 HQI® NDL DULUXSTAR® 860 HQI® WDL DULUXSTAR® 840 80 Luz do dia Luz do dia 10 Especial 70 HWL® 60 HQL® < 50 NAV® Figura 45 - Tonalidade de Cor e Reprodução de Cor Esta característica é muito importante visual é a utilização da iluminação para de ser observada na escolha de uma dar ao ambiente o aspecto desejado. lâmpada, pois dependendo do tipo de Sensações de aconchego ou estímulo ambiente há uma temperatura de cor podem ser provocadas quando se mais adequada para esta aplicação. Os combinam a Tonalidade de Cor correta termos “luz quente” ou “luz fria” , da fonte de luz ao nível de Iluminância 3000 K 4000 K 6500 K 8000 K portanto, referem-se à sensação visual pretendido (fig. 46). de uma luz mais aconchegante ou mais Estudos subjetivos afirmam que para Figura 44- Temperaturas de cor (K) branca, respectivamente. Iluminâncias mais elevadas são Um dos requisitos para o conforto requeridas lâmpadas de temperatura 30 31

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