1 - Luminotécnica

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Luminotécnica: Projeto de iluminação de interiores e exteriores 
 
 Luminotécnica é o estudo minucioso das técnicas das fontes de iluminação 
artificial, através da energia elétrica. Portanto, toda vez que se pensa em fazer um estudo 
das lâmpadas de um determinado ambiente, está se pensando em fazer um estudo 
luminotécnico. 
 Na luminotécnica deve-se distinguir algumas grandezas: 
1. LUZ 
Luz é o aspecto da energia radiante que um observador humano constata pela sensação 
visual, determinado pelo estimulo da retina ocular. 
 A faixa das radiações eletromagnéticas capazes de serem percebidas pelo olho 
humano se situa entre os comprimentos de onda 380nm e 780 nm (1 nanômetro =10-9m. 
 O comprimento de onda , conforme figura, á distância entre duas cristas 
sucessivas de uma onda, considerado no gráfico espaço x amplitude. O comprimento de 
onda vezes a frequência é igual à velocidade da luz que é constante e igual a: 
 
𝑐 =  × 𝑓 ou  =
𝑐
𝑓
 
Em que: 
𝑓 = frequência em ciclos ou Hz; 
𝑐 = velocidade da luz (300.000 km/s ou 3 X 108 m/s); 
 = comprimento de onda em m 
 
2.COR 
A cor da luz é determinada pelo comprimento de onda. 
 A luz violeta é a de menor comprimento de onda visível do espectro, situada em 
380 a 450 nm, e a luz vermelha é a de maior comprimento de onda visível, entre 640 e 
760 nm. As demais cores se situam conforme a curva da figura, onde se vê que o amarelo 
é a cor que da maior sensibilidade visual a 555nm. 
 
 
3. Intensidade luminosa – 
Símbolo: I 
Unidade: candela (cd) 
Se a fonte luminosa irradiasse a luz uniformemente em todas as direções, o Fluxo 
Luminoso se distribuiria na forma de uma esfera. Tal fato, porém, é quase impossível de 
acontecer, razão pela qual é necessário medir o valor dos lúmens emitidos em cada 
direção. Essa direção é representada por vetores, cujo comprimento indica a Intensidade 
Luminosa. Portanto é o Fluxo Luminoso irradiado na direção de um determinado ponto. 
É a potência da radiação luminosa numa dada direção. A intensidade luminosa é 
a grandeza de base do sistema internacional para iluminação, candela (cd). 
 
4.Fluxo Luminoso 
Símbolo: ϕ 
Unidade: lúmen (lm) 
É a potência de radiação total emitida por uma fonte de luz em todas as direções 
do espaço e capaz de produzir uma sensação de luminosidade através do estímulo da 
retina ocular. Em outras palavras, é a potência de energia luminosa de uma fonte 
percebida pelo olho humano. 
Um lúmen é a energia luminosa irradiada por uma candela sobre uma superfície 
esférica de 1 m2 e cujo raio é de 1 m. Assim o fluxo luminoso originado por uma candela 
é igual à superfície de uma esfera unitária de raio (r = 1 m). 
ϕ = 4π.r2 = 12.57 lm 
 
5.Iluminância 
Símbolo: E 
Unidade: lux (lx) 
É o fluxo luminoso que incide sobre uma superfície situada a uma certa distância 
da fonte, ou seja, é a quantidade de luz que está chegando em um ponto. Esta relação é 
dada entre a intensidade luminosa e o quadrado da distância, ou ainda, entre o fluxo 
luminoso e a área da superfície. 
𝐸 =

𝐴
 
Na prática, é a quantidade de luz dentro de um ambiente, e pode ser medida com 
o auxílio de um luxímetro. Como o fluxo luminoso não é distribuído uniformemente, a 
iluminância não será a mesma em todos os pontos da área em questão. Desta forma, 
considera-se a iluminância média (Em) do ambiente avaliado. Existem normas 
especificando o valor mínimo de iluminância média (NBR 5413), para ambientes 
diferenciados pela atividade exercida relacionados ao conforto visual. A iluminância 
também é conhecida como nível de iluminação. 
A unidade é o LUX, definido como o iluminamento de uma superfície de 1 m2 
recebendo de uma fonte puntiforme a 1m de distância, na direção normal, um fluxo 
luminoso de 1 lúmen, uniformemente distribuído. 
 
6.Luminância 
Símbolo: L 
Unidade: cd/m2 
Das grandezas mencionadas, nenhuma é visível, isto é, os raios de luz não são 
vistos, a menos que sejam refletidos em uma superfície e aí transmitam a sensação de 
claridade aos olhos. Essa sensação de claridade é chamada de Luminância. Em outras 
palavras, é a intensidade luminosa de uma fonte de luz produzida ou refletida por uma 
superfície iluminada. 
A luminância depende tanto do nível de iluminação ou iluminância quanto das 
características de reflexão das superfícies. A equação que permite sua determinação é: 
𝐿 =
𝐼
𝐴 × cos𝛼
 
Onde: 
 
𝐿 = Luminância, em cd/m² 
𝐼 = Intensidade Luminosa, em cd 
𝐴 = área projetada, em m² 
𝛼 = ângulo considerado, em graus 
 As luminâncias preferenciais em um ambiente de trabalho pode variar entre as 
pessoas, principalmente se estiverem desenvolvendo tarefas diferentes. O melhor 
conceito de iluminância talvez seja “densidade de luz necessária para realização de uma 
determinada tarefa visual”. Isto permite supor que existe um valor ótimo de luz para 
quantificar um projeto de iluminação. Esses valores relativos a iluminância foram 
tabelados por atividade. 
 
7.Eficiência luminosa 
Símbolo: ηw (ou K, conforme IES) 
Unidade: lm/W 
As lâmpadas se diferenciam entre si não só pelos diferentes Fluxos Luminosos 
que elas irradiam, mas também pelas diferentes potências que consomem. Para poder 
compará-las, é necessário que se saiba quantos lúmens são gerados por watt absorvido, 
ou seja, a razão entre o fluxo luminoso total emitido φ e a potência elétrica total P 
consumida pela mesma. A essa grandeza dá-se o nome de Eficiência Energética (antigo 
“Rendimento Luminoso”), ou seja, É a relação dos lumens emitidos pela lâmpada para 
cada watt consumido, dado por lm/W. 
É útil para averiguarmos se um determinado tipo de lâmpada é mais ou menos 
eficiente do que outro. A Eficiência Luminosa é um indicador da eficiência do processo 
de emissão de luz utilizada sob o ponto de vista do aproveitamento energético. 
 
8.Curva de distribuição luminosa 
Símbolo: CDL 
Unidade: candela(cd). 
 É a maneira pela qual os fabricantes de luminárias representam a distribuição da 
intensidade luminosa nas diferentes direções. Trata-se de um diagrama polar, em que a 
luminária é reduzida a um ponto no centro do diagrama, no qual as intensidades 
luminosas, em função do ângulo formado com a vertical, são medidas e registradas. Como 
o fluxo inicial das lâmpadas depende do tipo escolhido, as curvas de distribuição luminosa 
são feitas, normalmente, para 1 000 lumens. 
 
MÉTODOS DE CÁLCULO PARA PROJETOS DE ILUMINAÇÃO 
Dois métodos de cálculo, apresentados pelo IES, são comumente utilizados para 
os projetos de iluminação de áreas de trabalho: 
• método dos lumens; 
• método do ponto a ponto. 
Existem no mercado, para execução dos cálculos para projetos de iluminação, 
diversos programas computacionais de uso livre (DIALux, CALCULUX etc.) e de uso 
proprietário (AGI 32, entre outros). Neste item, para fins didáticos e para 
desenvolvimento de projetos de pequeno porte de maneira expedita, apresentamos uma 
metodologia resumida dos métodos de cálculo acima indicados. 
 
1. Definição para projeto 
É importante para o desenvolvimento de projetos e cálculos luminotécnicos, 
conhecimentos das grandezas fundamentais apresentadas pela ABNT NBR, Inmetro, 
órgãos reguladores em geral, e seguir para definições importantes para o desenvolvimento 
dos projetos. 
Área da tarefa: a área principal em um local de trabalho no qual a tarefa visual esta 
localizada e é realizada; 
Entorno imediato: uma zona de no mínimo 0,5m de largura ao redor da área da tarefa 
dentro do campo de visão. 
Iluminância mantida (Em): Valor abaixo do qual não convém que a iluminância media 
da superfície especificada seja reduzida. 
Plano de trabalho: Superfície de referencia definida como o plano no qual o trabalho é 
habitualmente realizado. 
 
2.Critérios para projetos de iluminação 
 Uma boa iluminação do local de trabalho não é apenas para fornecer uma boa 
visualização da tarefa a ser realizada. É importante que astarefas sejam realizadas 
facilmente e com conforto visual. Desta forma a iluminação deve satisfazer os aspectos 
quantitativos e qualitativos exigidos para a atividade. 
Em geral a iluminação deve assegurar: 
• conforto visual; 
• a realização das tarefas de forma rápida e precisa, mesmo sob circunstâncias 
difíceis e durante longos períodos. 
Para tanto, é preciso atentar para, entre outros, os seguintes parâmetros: 
• escolher o nível de iluminância mantida (Em) de acordo com a normas 
especificas; 
• fazer uma distribuição adequada da luminância; 
• limitar o ofuscamento; 
• avaliar manutenção; 
• avaliar a luz natural. 
 Além desses parâmetros, devemos observar que as luminâncias de todas as 
superfícies são importantes e são determinadas pela refletância e pela iluminância nas 
superfícies. As faixas de refletâncias úteis para as superfícies internas mais importantes 
são: 
• teto: 0,6-0,9 
• paredes: 0,3-0,8 
• planos de trabalho: 0,2-0,6 
• piso: 0,1-0,5 
É importante avaliar a uniformidade da iluminância, entendendo que a 
uniformidade da iluminância é a relação entre o valor mínimo e o valor médio da 
iluminância. A uniformidade da iluminância na tarefa não pode ser menor que 0,7. A 
uniformidade da iluminância no entorno imediato não pode ser inferior a 0,5. 
A iluminância do entorno imediato deve estar de acordo com a Tabela: 
 
 
 
 
MÉTODO DOS LUMENS 
O método dos Lúmens tem por finalidade principal determinar o número de 
luminárias necessárias para garantir um valor de iluminamento médio especificado a 
priori. Ele pode ser resumido nos passos a seguir: 
 
Passo 1: 
 Estabelecer o iluminamento médio do local, em função das dimensões do mesmo 
e da atividade a ser desenvolvida, sendo encontrado em normas técnicas que possuem 
valores de referencia para o iluminamento médio. De acordo com a NBR 5413, para a 
determinação da iluminância conveniente é recomendado considerar as seguintes classes 
de tarefas visuais: 
 
 O uso adequado da iluminância especifica é determinado por três fatores, de 
acordo com a tabela: 
 
 A NBR 5413 também apresenta tabelas com a iluminância média por tipo de 
atividades. Da mesma forma, são apresentados 3 valores de iluminâncias, devendo ser 
utilizadas o valor do meio em todos os casos. O valor mais alto deve ser utilizado quando: 
• a tarefa se apresenta com refletâncias e contrastes bastante baixos; 
• erros são de difícil correção; 
• o trabalho visual é crítico; 
• alta produtividade ou precisão são de grande importância; 
• a capacidade visual do observador está abaixo da média 
 O valor mais baixo pode ser utilizado quando: 
• refletâncias ou contrastes são relativamente altos; 
• a velocidade e/ou precisão não são importantes; 
• a tarefa é executada ocasionalmente 
 
Passo 2: 
 Estabelecer o tipo de lâmpada e de luminária a serem utilizadas no local. A 
experiência do projetista é muito importante neste passo, pois um determinado conjunto 
lâmpada/luminária disponível comercialmente pode-se adaptar melhor a algumas 
aplicações e não a outras. 
 Lembrando que luminárias é toda aquela aparelhagem que serve para modificar 
(controlar, distribuir e filtrar) o fluxo luminoso emitido pelas lâmpadas: devia-lo para 
certas direções (defletores), reduzir a quantidade de lux em certas direções para diminuir 
o ofuscamento (difusores), ou limitar o ângulo de ofuscamento num ambiente (aletas), 
sendo que as luminárias devem proporcionar suporte e conexão elétrica as lâmpadas, 
controlar e distribuir a emissão de luz, manter a temperatura de operação das lâmpadas 
nos valores adequados, facilitar a instalação e manutenção, ser esteticamente agradável e 
ser economicamente viável, podendo ser classificadas para iluminação geral de acordo 
com o direcionamento do fluxo luminoso conforme abaixo: 
 
 
 
Passo 3: 
 Para a luminária escolhida no passo anterior determina-se o Fator de Utilização 
(Fu). Este coeficiente, menor ou igual a 1, representa uma ponderação que leva em conta 
as dimensões do local e a quantidade de luz refletida por paredes e teto. A contribuição 
das dimensões do local é feita através do chamado Índice do Local (K) definido de acordo 
com: 
Iluminação direta 
𝐾 =
𝑐 × 𝑙
ℎ × (𝑐 + 𝑙)
 
Iluminação indireta 
𝐾 =
𝑐 × 𝑙
2 × ℎ′ × (𝑐 + 𝑙)
 
 
 
 
Em que: 
𝑐 – comprimento do local, considerando formato retangular (m); 
𝑙 – largura do local (m); 
ℎ – altura de montagem das luminárias (m). 
h’ – distância do teto ao plano de trabalho 
pd – pé direito 
hs – altura de suspensão da luminária 
ht – altura do plano de trabalho 
 
 O índice do local permite diferenciar locais com mesma superfície total, mas com 
formato diferente (quadrado, retangular, retangular alongado, etc.), e também incorpora 
a influencia da distância entre o plano das luminárias e o plano de trabalho. 
 Para determinar o fator de utilização (Fu), deve-se multiplicar o valor da eficiência 
do recinto pelo valor da eficiência da luminária. Muitas vezes, esse processo é evitado, se 
a tabela de fator de utilização dor também fornecido pelo catalogo. Esta tabela nada mais 
é que o valor da eficiência do recinto já multiplicado pela eficiência da luminária, 
encontrado pela interseção do índice do recinto (K) e das refletâncias do teto, parede e 
piso (nesta ordem). 
 Cada luminária possuirá sua tabela de fator de utilização distinta, que dependera 
do tpo de material empregado na fabricação e no desempenho do produto. Sendo a 
determinação do fator de utilização, basta cruzar o valor do índice local (K) calculado 
anteriormente (dado horizontal) com os dados de refletância das superfícies do teto, da 
parede e do piso (dado na vertical), conforme exemplo na figura abaixo. 
 
 
Passo 4: 
 Definição do fator de manutenção (FM), pois a iluminância diminui 
progressivamente durante o uso do sistema de iluminação devido às depreciações por 
acumulo de poeira nas lâmpadas e nas luminárias, à depreciação dos materiais da 
luminária, ao decréscimo do fluxo luminoso das lâmpadas e à depreciação das refletâncias 
das paredes. 
 O dimensionamento dos sistemas de iluminação deve considerar o fator de 
manutenção ou fator de perdas luminosas em função do tipo de ambiente e de atividade 
desenvolvido, do tipo de luminária e da lâmpada utilizada e da frequência de manutenção 
dos sistemas. Onde a tabela abaixo sugere valores de fatores de manutenção conforme 
período de manutenção e condições ambiente. 
 
 Para reduzir a depreciação da luminária, deve-se adotar uma manutenção 
periódica dos sistemas: limpeza de lâmpadas e de luminárias e substituição programada 
de lâmpada. 
 
Passo 5: 
 Determina-se o número de lâmpadas (n) necessárias de acordo com a seguinte 
expressão: 
𝑁 =
𝐸𝑚é𝑑 × 𝐴
𝑛 × 𝜑 × 𝐹𝑢 × 𝐹𝑀 × 𝐹𝑟
 
Em que: 
𝐸𝑚é𝑑 – iluminamento médio (em lux) estabelecido no passo 1; 
𝐴 – C x L – área do local (m2); 
𝑛 – número de lâmpadas em cada luminária 
𝜑 – representa o fluxo luminoso (em lm) de um lâmpada. 
𝐹𝑢 – fator de utilização 
𝐹𝑑 – fator de manutenção 
𝐹𝑟 – no caso da utilização de lâmpadas de descarga, deve-se considerar o fator de fluxo 
luminoso do reator; 
 
Passo 6: 
 Ajusta-se o número de luminárias de forma a produzir um arranjo uniformemente 
distribuído. Recomenda-se que o espaçamento que deve existir entre as luminárias seja 
condicionado à sua altura útil, que por sua vez pode conduzir a uma distribuição adequada 
de luz. Assim, a distância máxima entre os centros das luminárias deve ser de 1 a 1,5 da 
sua altura útil. O espaçamento da luminária à parede deve corresponder a metade deste 
valor, conforme apresentado na figura. 
 
 Logo pela figura, tem-se: 
1 ≤ 𝑎 ≤ 1,5𝑥𝐻𝑙𝑝 
1 ≤ 𝑏 ≤ 1,5𝑥𝐻𝑙𝑝 
𝐻𝑙𝑝 – altura útil da luminária, em m 
a e b – espaçamento entre luminárias, em m.