Luminotécnica
Eletrotécnica Geral
Eng. Civil
Prof. Fernando Passold
Parte II: Definições / Cálculos
É o estudo da aplicação de iluminação artificial
tanto em espaços interiores como exteriores.
Definição
 Luz (ou “radiação visível): radiação eletromagnética capaz e produzir uma
sensação visual. Compreendida dentro de uma fa...
Radiação Visível
Radiação Visível
Fluxo luminoso (Φ): grandeza derivada do fluxo
radiante sobre um receptor seletivo cuja sensibilidade
epectral é definida...
Eficácia luminosa (de uma radiação): razão entre
fluxo luminoso e fluxo radiante.
Indica o quão “poderosa” é determinada...
 Intensidade Luminosa, I, de uma fonte em determinada direção, é o limite da razão
do fluxo luminoso no interior de um ân...
 Iluminância, E, é o limite da razão do fluxo luminoso recebido
por uma superfície, em torno de um ponto considerado para...
Parâmetros Luminosos – Exemplo
É geralmente definida em termos de iluminância
média no plano de trabalho (Em).
Plano de trabalho ➛ plano horizontal: 0,...
Iluminâncias recomendas pela NBR 5413
Iluminâncias (NBR 5413)
Iluminâncias (NBR 5413)
Iluminâncias
(NBR 5413)
Fator Utilização, η
 Depende de:
 Distribuição de luz da luminária;
 Do rendimento da luminária (razão do fluxo emitido...
 Pode ser definido como um fator associado com o iluminamento
médio no plano de trabalho após certo período de uso da
ilu...
Índices de Reflexões, ρ
Índices de Reflexões, ρ
 O Fluxo Luminoso final (útil) que irá incidir sobre o plano de
trabalho é avaliado pelo Fator de Utilização.
 Ele ind...
Fator de Utilização, Fu
① Método de Cálculo de Iluminação Geral = Método
das Eficiências = Método dos Fluxos ou Cavidades
Zonais;
② Método Ponto a...
 Exemplo 1
Cálculo de Iluminação
Iluminação de um escritório
 Dados Básicos Pré-Cálculo:
a) Local
• Escritório de...
 Exemplo 1
Cálculo de Iluminação
Iluminação de um escritório
 Dados Básicos Pré-Cálculo:
a) Local
• Escritório de...
 Exemplo 1
Cálculo de Iluminação
Iluminação de um escritório
 Dados Básicos Pré-Cálculo:
a) Local
• Escritório de...
g) Características do fornecimento de
energia elétrica:
• Tensão estável na rede (220V)
• Custo de kWh: US$ 0,15
• Acen...
g) Características do fornecimento de
energia elétrica:
• Tensão estável na rede (220V)
• Custo de kWh: US$ 0,15
• Acen...
k) Escolha da Luminária:
A luminária poderá ser de embutir, de
alta eficiência e com aletas metálicas
que impeçam o of...
o) Definição dos Pontos de Iluminação
Escolhe-se a disposição das luminárias
levando-se em conta o layout do
mobiliá...
o) Definição dos Pontos de Iluminação
Escolhe-se a disposição das luminárias
levando-se em conta o layout do
mobiliá...
1. Método das Cavidades Zonais
1. Método das Cavidades Zonais
1. Método das Cavidades Zonais
2. Método Ponto a Ponto
Exemplo orientativo para
leitura das curvas de
distribuição luminosa
(CDL), cálculo da
intensida...
2. Método Ponto a Ponto
 Consultando a luminária, cuja
CDL está representada na página
x, e supondo que esta luminári...
2. Método Ponto a Ponto
 Consultando a luminária, cuja
CDL está representada na página
x, e supondo que esta luminári...
2. Método Ponto a Ponto
 Consultando a luminária, cuja
CDL está representada na página
x, e supondo que esta luminári...
Cálculo Iluminância Ponto a Ponto
 1 única fonte incidente:  + de 1 fonte incidente:
E =
Ia ×cos3
a
h2
E =
I1
h2
+
Ia ×c...
2. Método Ponto a Ponto
 Consultando a luminária, cuja
CDL está representada na página
x, e supondo que esta luminári...
Os principais aplicativos na área de luminotécnica são:
1 • RADIANCE : http://radsite.lbl.gov/radiance
2 • AGi32: http:/...
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Luminotécnica: Parte 2) Cálculos

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Luminotécnica: 2a-parte.
Cálculos usando método das Cavidades Zonais + Método ponto-à-ponto.

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Luminotécnica: Parte 2) Cálculos

  1. 1. Luminotécnica Eletrotécnica Geral Eng. Civil Prof. Fernando Passold Parte II: Definições / Cálculos
  2. 2. É o estudo da aplicação de iluminação artificial tanto em espaços interiores como exteriores. Definição
  3. 3.  Luz (ou “radiação visível): radiação eletromagnética capaz e produzir uma sensação visual. Compreendida dentro de uma faixa de comprimentos de onda, λ, entre 380 ~ 780 nanômetros. O espectro visível pode ser dividido em certos comprimentos de onda, cada uma causando no olho humano uma impressão de cor: Fundamentos
  4. 4. Radiação Visível
  5. 5. Radiação Visível
  6. 6. Fluxo luminoso (Φ): grandeza derivada do fluxo radiante sobre um receptor seletivo cuja sensibilidade epectral é definida pelas curvas da CIE (Comissão Internacional de Iluminação). É entendido como a quantidade total de luz emitida por segundo por uma fonte luminosa. Medido em lúmens (lm) 1 lm = quantidade de luz produzida em 1 segundo por uma radiação eletromagnética com λ=555 nm e fluxo radiante de 1/680 W. Fundamentos
  7. 7. Eficácia luminosa (de uma radiação): razão entre fluxo luminoso e fluxo radiante. Indica o quão “poderosa” é determinada radiação para produzir uma sensação luminosa. Eficiência de uma lâmpada = fluxo luminoso produzido / potência elétrica consumida [lm/W]. Fundamentos
  8. 8.  Intensidade Luminosa, I, de uma fonte em determinada direção, é o limite da razão do fluxo luminoso no interior de um ângulo sólido (dentro de uma esfera) cujo eixo é a direção considerada para esse ângulo quando tende para zero – ver figura. É medido em candelas [cd].  É formalmente definida como a magnitude de um campo electromagnético, numa direção especificada, que tem um nível de potência de 1/683 watt (1,46 x 10-3 W) por radiano a uma frequência de 540 terahertz (540 THz ou 5,40 x 1014 Hz). Fundamentos I = lim DW®0 Df DW = df dW
  9. 9.  Iluminância, E, é o limite da razão do fluxo luminoso recebido por uma superfície, em torno de um ponto considerado para a área dessa superfície. É medida em lux (lx).  1 lx = iluminância de uma superfície de 1 m2 sobre o qual incide um fluxo luminoso de 1 lm. Fundamentos E = lim DS®0 Df DS = df dS
  10. 10. Parâmetros Luminosos – Exemplo
  11. 11. É geralmente definida em termos de iluminância média no plano de trabalho (Em). Plano de trabalho ➛ plano horizontal: 0,75 ~ 1,0 m. Definida como: onde: ΦT = fluxo luminoso total emitido pelas lâmpadas (luméns, lm); S = área do plano do trabalho (m2); η = “fator de utilização”; d = “fator de depreciação”. Iluminância média, Em [lux] Em = fT S ×h×d
  12. 12. Iluminâncias recomendas pela NBR 5413
  13. 13. Iluminâncias (NBR 5413)
  14. 14. Iluminâncias (NBR 5413)
  15. 15. Iluminâncias (NBR 5413)
  16. 16. Fator Utilização, η  Depende de:  Distribuição de luz da luminária;  Do rendimento da luminária (razão do fluxo emitido × soma dos fluxos individuais das lâmpadas);  Da reflexão do teto, paredes e plano de trabalho (ou piso);  Da distribuição das luminárias no ambiente;  Do fator do local, K, dado em função das dimensões do ambiente e definido como: onde: a = comprimento do local; b = largura do local; hm = altura da montagem da luminária (distância da fonte de luz ao plano de trabalho) K = a ×b hm (a + b)
  17. 17.  Pode ser definido como um fator associado com o iluminamento médio no plano de trabalho após certo período de uso da iluminação, em comparação com as condições no caso de uma instalação nova;  Leva em consideração o fato de que com o decorrer do tempo haverá acumulação de poeira nos aparelhos de iluminação, o teto e as paredes ficarão sujas e as lâmpadas fornecerão menor quantidade de luz.  Valores usuais: Fator Depreciação, Fd Período de manutenção (h) Tipo de Ambiente 2.500 5.000 7.500 Limpo 0,95 0,91 0,88 Normal 0,91 0,85 0,80 Sujo 0,80 0,66 0,57
  18. 18. Índices de Reflexões, ρ
  19. 19. Índices de Reflexões, ρ
  20. 20.  O Fluxo Luminoso final (útil) que irá incidir sobre o plano de trabalho é avaliado pelo Fator de Utilização.  Ele indica, portanto, a eficiência luminosa do conjunto lâmpada, luminária e recinto.  Determinados catálogos indicam tabelas de Fatores de Utilização para suas luminárias. Apesar destes serem semelhantes às tabelas de Eficiência do Recinto, os valores nelas encontrados não precisam ser multiplicados pela Eficiência da Luminária, uma vez que cada tabela é específica para uma luminária e já considera a sua perda na emissão do Fluxo Luminoso.  Esta tabela nada mais é do que o valor da Eficiência do Recinto já multiplicado pela Eficiência da Luminária, encontrado pela interseção do Índice do Recinto (K) e das Refletâncias(ρ) do teto, paredes e piso, nesta ordem.  Ver próxima tabela. Fator de Utilização, Fu
  21. 21. Fator de Utilização, Fu
  22. 22. ① Método de Cálculo de Iluminação Geral = Método das Eficiências = Método dos Fluxos ou Cavidades Zonais; ② Método Ponto a Ponto (iluminação dirigida). Cálculos Práticos
  23. 23.  Exemplo 1 Cálculo de Iluminação Iluminação de um escritório  Dados Básicos Pré-Cálculo: a) Local • Escritório de contabilidade b) Atividades • Administrativas (leitura, concentração) • Uso de computadores c) Objetivos da iluminação • Proporcionar boas condições de trabalho • Evitar reflexos na tela do computador/ conforto visual • Evitar alto consumo de energia d) Dimensões físicas do recinto • Comprimento: 10,00 m • Largura: 7,50 m • Pé-direito: 3,00 m • Altura do plano de trabalho: 0,80 m e) Nível de Iluminância Adequado Consultando-se a norma NBR-5413, estipula-se a Iluminância Média de escritórios em Em = 500 lx. Fator de Depreciação (d): ambiente salubre, com boa manutenção (em caso de queima, troca imediata; limpeza das luminárias a cada 6 meses). d = 0,8 (corresponde a uma margem de depreciação de 20% da Iluminância Média necessária). f) Cores • Teto: ρteto = 0,70. Forro de gesso pintado / cor branca. • Paredes: ρparedes = 0,50. Pintadas / cor verde-claro; duas paredes com persiana/cor verde-claro. • Piso: ρpiso = 0,10. Carpete / cor verde-escuro. g) Continua ➛ 1. Método das Cavidades Zonais
  24. 24.  Exemplo 1 Cálculo de Iluminação Iluminação de um escritório  Dados Básicos Pré-Cálculo: a) Local • Escritório de contabilidade b) Atividades • Administrativas (leitura, concentração) • Uso de computadores c) Objetivos da iluminação • Proporcionar boas condições de trabalho • Evitar reflexos na tela do computador/ conforto visual • Evitar alto consumo de energia d) Dimensões físicas do recinto • Comprimento: 10,00 m • Largura: 7,50 m • Pé-direito: 3,00 m • Altura do plano de trabalho: 0,80 m e) Nível de Iluminância Adequado Consultando-se a norma NBR-5413, estipula-se a Iluminância Média de escritórios em Em = 500 lx. Fator de Depreciação (d): ambiente salubre, com boa manutenção (em caso de queima, troca imediata; limpeza das luminárias a cada 6 meses). Fd = 0,8 (corresponde a uma margem de depreciação de 20% da Iluminância Média necessária). f) Cores • Teto: ρteto = 0,70. Forro de gesso pintado / cor branca. • Paredes: ρparedes = 0,50. Pintadas / cor verde-claro; duas paredes com persiana/cor verde-claro. • Piso: ρpiso = 0,10. Carpete / cor verde-escuro. g) Continua ➛ 1. Método das Cavidades Zonais Índice do Local, K: K = 1,95 ρteto = 0,70. ρparedes = 0,50 ρpiso = 0,10 Fd = 0,8 K = a ×b hm (a + b)
  25. 25.  Exemplo 1 Cálculo de Iluminação Iluminação de um escritório  Dados Básicos Pré-Cálculo: a) Local • Escritório de contabilidade b) Atividades • Administrativas (leitura, concentração) • Uso de computadores c) Objetivos da iluminação • Proporcionar boas condições de trabalho • Evitar reflexos na tela do computador/ conforto visual • Evitar alto consumo de energia d) Dimensões físicas do recinto • Comprimento: 10,00 m • Largura: 7,50 m • Pé-direito: 3,00 m • Altura do plano de trabalho: 0,80 m e) Nível de Iluminância Adequado Consultando-se a norma NBR-5413, estipula-se a Iluminância Média de escritórios em Em = 500 lx. Fator de Depreciação (d): ambiente salubre, com boa manutenção (em caso de queima, troca imediata; limpeza das luminárias a cada 6 meses). d = 0,8 (corresponde a uma margem de depreciação de 20% da Iluminância Média necessária). f) Cores • Teto: ρteto = 0,70. Forro de gesso pintado / cor branca. • Paredes: ρparedes = 0,50. Pintadas / cor verde-claro; duas paredes com persiana/cor verde-claro. • Piso: ρpiso = 0,10. Carpete / cor verde-escuro. g) Continua ➛ 1. Método das Cavidades Zonais Índice do Local, K: K = 1,95 ρteto = 0,70. ρparedes = 0,50 ρpiso = 0,10 K = a ×b hm (a + b) Fator de Utilização: Fu = 0,58
  26. 26. g) Características do fornecimento de energia elétrica: • Tensão estável na rede (220V) • Custo de kWh: US$ 0,15 • Acendimento individualizado (interruptor na entrada da sala) • Pontos de energia próximos às mesas. h) Tonalidade de Cor da Luz: Para o ambiente de um escritório e Iluminância de 500 lx, recomenda-se que a Tonalidade de Cor da luz seja Branca Neutra (aproximadamente 4000K). i) Reprodução de Cor: Aconselha-se que o Índice de Reprodução de Cor para este tipo de trabalho seja superior a 80. As lâmpadas fluorescentes de pó trifósforo são as mais adequadas. j) Escolha das Lâmpadas Os dados anteriores nos levam a concluir que o tipo de lâmpada indicado para este projeto é a fluorescente LUMILUX® T5 HE (OSRAM). Ela existe nas versões de 14, 21, 28 e 35W. Optaremos pela versão LUMILUX® T5 HE 35W/840, porque o salão é amplo, não há limitação física de comprimento da lâmpada e sua utilização é mais compensadora. Os dados da lâmpada (catálogos OSRAM) • LUMILUX® T5 HE 35W/840 • Fluxo luminoso: 3.650 lm • Temperatura de cor: 4000K Branca Neutra • Índice de Reprodução de Cor: 89 k) Continua ➛ 1. Método das Cavidades Zonais
  27. 27. g) Características do fornecimento de energia elétrica: • Tensão estável na rede (220V) • Custo de kWh: US$ 0,15 • Acendimento individualizado (interruptor na entrada da sala) • Pontos de energia próximos às mesas. h) Tonalidade de Cor da Luz: Para o ambiente de um escritório e Iluminância de 500 lx, recomenda-se que a Tonalidade de Cor da luz seja Branca Neutra (aproximadamente 4000K). i) Reprodução de Cor: Aconselha-se que o Índice de Reprodução de Cor para este tipo de trabalho seja superior a 80. As lâmpadas fluorescentes de pó trifósforo são as mais adequadas. j) Escolha das Lâmpadas Os dados anteriores nos levam a concluir que o tipo de lâmpada indicado para este projeto é a fluorescente LUMILUX® T5 HE (OSRAM). Ela existe nas versões de 14, 21, 28 e 35W. Optaremos pela versão LUMILUX® T5 HE 35W/840, porque o salão é amplo, não há limitação física de comprimento da lâmpada e sua utilização é mais compensadora. Os dados da lâmpada (catálogos OSRAM) • LUMILUX® T5 HE 35W/840 • Fluxo luminoso: 3.650 lm • Temperatura de cor: 4000K Branca Neutra • Índice de Reprodução de Cor: 89 k) Continua ➛ 1. Método das Cavidades Zonais Em = 500 lx φ = 3.650 lm Z =2 (lâmpadas por luminária)
  28. 28. k) Escolha da Luminária: A luminária poderá ser de embutir, de alta eficiência e com aletas metálicas que impeçam o ofuscamento. Os modelos mais modernos possuem refletores parabólicos que limitam a angulação do facho luminoso, tornando- se adequados para o seu emprego em salas de computadores. l) Cálculo da Quantidade de Luminárias Uma vez já definidas todas as bases conceituais para o cálculo, seguiremos a sequência da planilha. m) Adequação dos Resultados ao Projeto A quantidade de lâmpadas deve ser arredondada para o valor múltiplo mais próximo da quantidade de lâmpadas por luminária (neste caso, não haveria necessidade), de tal forma que a quantidade de luminárias (N) sempre seja um número inteiro. n) Definição dos Pontos de Iluminação Escolhe-se a disposição das luminárias levando-se em conta o layout do mobiliário, o direcionamento correto da luz para a mesa de trabalho e o próprio tamanho das luminárias. Continua ➛ 1. Método das Cavidades Zonais
  29. 29. o) Definição dos Pontos de Iluminação Escolhe-se a disposição das luminárias levando-se em conta o layout do mobiliário, o direcionamento correto da luz para a mesa de trabalho e o próprio tamanho das luminárias. Neste exemplo, sugere-se a disposição destas em três linhas contínuas lateralmente às mesas de trabalho, evitando o ofuscamento sobre a tela de computador. Para tanto, a quantidade de luminárias (N = 11) deverá ser elevada para N = 12, para que possa ser subdividida por dois. A dimensão de 10m comporta a linha contínua formada por 6 luminárias, cada uma de aproximadamente 1,67m, não havendo perigo de não adaptação ao projeto. p) Avaliação do Consumo Energético Os itens 34, 35 e 36 da planilha podem ser calculados da seguinte maneira: Obs.: 70 W = Considerando a utilização do reator QTi 2x35W, uma vez que, devido à operação em alta o) Continua ➛ 1. Método das Cavidades Zonais
  30. 30. o) Definição dos Pontos de Iluminação Escolhe-se a disposição das luminárias levando-se em conta o layout do mobiliário, o direcionamento correto da luz para a mesa de trabalho e o próprio tamanho das luminárias. Neste exemplo, sugere-se a disposição destas em três linhas contínuas lateralmente às mesas de trabalho, evitando o ofuscamento sobre a tela de computador. Para tanto, a quantidade de luminárias (n = 11) deverá ser elevada para n = 12, para que possa ser subdividida por dois. A dimensão de 10m comporta a linha contínua formada por 6 luminárias, cada uma de aproximadamente 1,67m, não havendo perigo de não adaptação ao projeto. p) Avaliação do Consumo Energético Os itens 34, 35 e 36 da planilha podem ser calculados da seguinte maneira: Obs.: 70 W = Considerando a utilização do reator QTi 2x35W, uma vez que, devido à operação em alta o) Continua ➛ 1. Método das Cavidades Zonais n = 11 n = Em × A j × Fu × Fd
  31. 31. 1. Método das Cavidades Zonais
  32. 32. 1. Método das Cavidades Zonais
  33. 33. 1. Método das Cavidades Zonais
  34. 34. 2. Método Ponto a Ponto Exemplo orientativo para leitura das curvas de distribuição luminosa (CDL), cálculo da intensidade luminosa nos diferentes pontos e a respectiva Iluminância (ver figura exemplo ao lado).
  35. 35. 2. Método Ponto a Ponto  Consultando a luminária, cuja CDL está representada na página x, e supondo que esta luminária esteja equipada com 2 lâmpadas fluorescentes LUMILUX® T5 HE 35W/840 (φ=3.300 lm), qual será a Iluminância incidida num ponto a 30o de inclinação do eixo longitudinal da luminária, que se encontra a uma altura de 2m do plano do ponto (fig ao lado) ?  LUMILUX® T5HE35W/840 φ = 3.300 lm  Luminária para 2x LUMILUX® 35W/840 n = 2 Na CDL, lê-se que: I30° =340cd
  36. 36. 2. Método Ponto a Ponto  Consultando a luminária, cuja CDL está representada na página x, e supondo que esta luminária esteja equipada com 2 lâmpadas fluorescentes LUMILUX® T5 HE 35W/840 (φ=3.300 lm), qual será a Iluminância incidida num ponto a 30o de inclinação do eixo longitudinal da luminária, que se encontra a uma altura de 2m do plano do ponto (fig ao lado) ?  LUMILUX® T5HE35W/840 φ = 3.300 lm  Luminária para 2x LUMILUX® 35W/840 n = 2 Na CDL, lê-se que: I30° =340cd  Como este valor refere-se a 1000 lm, tem-se que: I30o = 340 1000 2 × 3300( ) = 2.244 cd
  37. 37. 2. Método Ponto a Ponto  Consultando a luminária, cuja CDL está representada na página x, e supondo que esta luminária esteja equipada com 2 lâmpadas fluorescentes LUMILUX® T5 HE 35W/840 (φ=3.300 lm), qual será a Iluminância incidida num ponto a 30o de inclinação do eixo longitudinal da luminária, que se encontra a uma altura de 2m do plano do ponto (fig ao lado) ?  LUMILUX® T5HE35W/840 φ = 3.300 lm  Luminária para 2x LUMILUX® 35W/840 n = 2 Na CDL, lê-se que: I30° =340cd  Como este valor refere-se a 1000 lm, tem-se que: I30o = 340 1000 2 × 3300( ) = 2.244 cd E = Ia ×cos3 a h2 (Iluminância)
  38. 38. Cálculo Iluminância Ponto a Ponto  1 única fonte incidente:  + de 1 fonte incidente: E = Ia ×cos3 a h2 E = I1 h2 + Ia ×cos3 a h2å A Iluminância (E) em um ponto é o somatório de todas as Iluminâncias incidentes sobre esse ponto provenientes de diferentes pontos de luz.
  39. 39. 2. Método Ponto a Ponto  Consultando a luminária, cuja CDL está representada na página x, e supondo que esta luminária esteja equipada com 2 lâmpadas fluorescentes LUMILUX® T5 HE 35W/840 (φ=3.300 lm), qual será a Iluminância incidida num ponto a 30o de inclinação do eixo longitudinal da luminária, que se encontra a uma altura de 2m do plano do ponto (fig ao lado) ?  LUMILUX® T5HE35W/840 φ = 3.300 lm  Luminária para 2x LUMILUX® 35W/840 n = 2 Na CDL, lê-se que: I30° =340cd  Como este valor refere-se a 1000 lm, tem-se que: I30o = 340 1000 2 × 3300( ) = 2.244 cd E = Ia ×cos3 a h2 (Iluminância) E = 2.244 4 ×cos3 30o ( )= 365 lux
  40. 40. Os principais aplicativos na área de luminotécnica são: 1 • RADIANCE : http://radsite.lbl.gov/radiance 2 • AGi32: http://www.agi32.com 3 • LUMEN DESIGN: http://www.lighting-technologies.com 4 • ECOTECT: http://www.squ1.com 5 • RELUX: http://www.relux.biz 6 • DIALUX: http://www.dial.de 7 • SOFTLUX: http://www.itaim.ind.br Obs: os 4 primeiros são pagos. Os 3 últimos gratuitos. Software

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