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1O TRABALHO MANUSCRITO CURSOS: ENGENHERIA CIVIL; ENGENHARIA METALÚRGICA e ENGENHARIA DE MINAS. RESUMIR, EXTRAINDO AS MELHORES IDEIAS DO Capítulo 5, Luminotécnica, do livro: Instalações Elétricas; Autor: Hélio Creder, 15a edição, LTC. Os(as) alunos(as) deverão resumir principalmente os itens: Item 5.7 – Grandezas e Fundamentos da Luminitécnica, p.160; Item 5.8 – Métodos de Cálculo de Iluminação, p. 163; somente o método: Item 5.9 – Método dos Lumens. Não esquecendo que existem, ainda: - o método da Cavidades Zonais, e - o método do Ponto por Ponto. Fazer uma leitura desses último métodos, não precisam resumi-los. PROCEDIMENTOS: (1) Os(as) alunos(as) deverão resumir, RESUMO MANUSCRITO [em folha de caderno universitário (A4)], o mais detalhadamente possível os itens acima proposto, e: (2) Colocar no topo de todas as páginas o nome completo do aluno(a); (3) Numerar sequencialmente todas as páginas do trabalho; (4) Escanear o trabalho em um único arquivo em pdf, (5) enviar o arquivo pdf do trabalho para o email do professor [aapf11@gmail.com] para ser avaliado. VALOR 5 PONTOS. DATA ENTREGA: o mais rápido possível 8 Assinaturas | As Terá prioridade sobre todas as versões de assinatura. * Variação da assinatura horizontal para aplicaçõo em uma cor. UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MINAS GERAIS UEMG UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MINAS GERAIS UEMG Instalações Elétricas 15 â Edição Engenheiro Eletricista — IME MSc em Engenharia Mecânica — UFRJ *' * O autor e a editora empenharam-se para citar adequadamente e dar o devido crédito a todos os detentores dos direitos autorais de qualquer material utilizado neste livro, dispondo- se a possíveis acertos caso, inadvertidamente, a identificação de algum deles tenha sido omitida. Não é responsabilidade da editora nem do autor eventuais danos ou perdas a pessoas ou bens que tenham origem no uso desta publicação. Ilustrações da capa: Usina Hidrelétrica de Tucuruí (cortesia de Eletronorte); Usina Nuclear Angra 2 (cortesia de Furnas) e Usina Hidrelétrica de Itaipu (cortesia de Itaipu Binacional). í.a edição: 1966 —Reimpressão: 1968 11." edição: 1991 —Reimpressões: 1991, 2.a edição: 1969 — Reimpressões: 1970, 1992 (duas) e 1993 1971 e 1972 12." edição: 1993 3.a edição: 1974 —Reimpressões: 1974 13." edição: 1995—Reimpressões: 1996 e e1975 1997 4.a edição: 1975 —Reimpressões: 1976 13." edição revista e atualizada: 1999 (quatro) e 1978 5.a edição: 1979 — Reimpressões: 1980 14." edição: 2000 — Reimpressão: 2000 el981 6.a edição: 1982 14." edição revista e atualizada: 2002 — 7.a edição: 1982 — Reimpressões: 1982 Reimpressões: 2002,2004 e 2006 (duas) e 1983 Revisão da 14.a edição: José Roberto Pires 8a edição: 1983 de Camargo (Professor do Departamento de 9a edição: 1984 — Reimpressões: 1984 Engenharia Elétrica — Instituto Militar (duas) e 1985 (duas) de Engenharia) Í0.a edição: 1986 — Reimpressões: 1986,1987, 1988 e 1989 15." edição: 2007 e 2008 (duas) Direitos exclusivos para a língua portuguesa Copyright © 2007 by Hélio Creder LTC — Livros Técnicos e Científicos Editora S.A. Uma editora integrante do GEN I Grupo Editorial Nacional Reservados todos os direitos. É proibida a duplicação ou reprodução deste volume, no todo ou em parte, sob quaisquer formas ou por quaisquer meios (eletrônico, mecânico, gravação, fotocópia, distribuição na internet ou outros), sem permissão expressa da Editora. Travessa do Ouvidor, 11 Rio de Janeiro, RJ — CEP 20040-040 TcL: 21-3970-9480 Fax:21-2221-3202 ltc@grupogen.com.br www.ltceditora.com.br CIP-BRASIL. CATALOGAÇÃO-NA-FONTE SINDICATO NACIONAL DOS EDITORES DE LIVROS, RJ. C935Í 15.ed. Creder, Hélio, 1926-2005 Instalações elétricas / Hélio Creder; [coordenação da revisão técnica e atualização Luiz Sebastião Costa]. - 15.ed. - Rio de Janeiro : LTC, 2007. Contém exercícios e respectivas respostas Apêndices Inclui bibliografia ISBN 978-85-216-1567-5 1. Instalações elétricas. I. Título. 07-1983. CDD: 621.31042 CDU: 621.316.1 fcqwtt* * «Pr*!t« Mt rJ SUMáRIO ix 4.9.10 Atcrramento de Equipamentos Eletrônicos Sensíveis, 134 4.9.11 Atcrramento em Armaduras de Estruturas de Concreto, 135 4.9.12 Testes de Continuidade, 139 4.10 Tensões, 140 Resumo, 143 Exercício de Revisão, 143 L U M I N O T É C N I C A , 1 4 4 5.1 Lâmpadas e Luminárias, 144 5.1.1 Lâmpadas Incandescentes, 144 5.1.2 Lâmpadas de Descarga, 144 5.1.3 Lâmpadas de Estado Sólido — LEDs, 145 5.2 Iluminação Incandescente, 145 5.2.1 Lâmpadas Quartzo-halógenas (Dicróicas), 146 5.2.2 Características das Lâmpadas Dicróicas (GE), 147 5.3 Iluminação Fluorescente, 147 5.3.1 Equipamento Auxiliar, 147 5.3.2 Funcionamento, 150 5.3.3 Diagramas de Ligação de Lâmpadas Fluorescentes, 151 5.3.4 Diagramas de Ligação de Lâmpadas de Descarga, 152 5.3.5 Lâmpadas Fluorescentes Compactas, 152 5.3.6 Lâmpadas Fluorescentes Circulares, 152 5.4 Iluminação a Vapor de iMercúrio, 152 5.4.1 Equipamento Auxiliar, 154 5.4.2 Funcionamento, 154 5.4.3 Partida da Lâmpada a Vapor de Mercúrio, 155 5.4.4 Características das Lâmpadas VM, 155 5.5 Outros Tipos de Iluminação, 156 5.5.1 Iluminação a Vapor de Sódio de Alta Pressão, 156 5.5.2 Iluminação a Multivapor Metálico, 156 5.5.3 Iluminação a Luz Mista, 156 5.5.4 Iluminação de Estado Sólido — LED, 156 5.6 Comparação entre os Diversos Tipos de Lâmpadas, 157 5.6.1 Fluxo Luminoso e Características de Operação, 157 5.7 Grandezas e Fundamentos da Luminotécnica, 160 5.7.1 Luz, 160 5.7.2 Cor, 161 5.7.3 Intensidade Luminosa — Candeia (cd), 162 5.7.4 Fluxo Luminoso — Lúmen (lm), 162 5.7.5 lluminância — Lux (Ix), 162 5.7.6 Luminância — cd/m2 ou nit, 162 5.7.7 Eficiência Luminosa — Im/W, 162 5.7.8 Curva de Distribuição Luminosa, 162 5.8 Métodos de Cálculo de Iluminação, 163 5.9 Método dos Lumens, 163 5.9.1 Seleção da lluminância, 163 5.9.2 Escolha da Luminária, 163 5.9.3 Determinação do índice do Local, 166 5.9.4 Determinação do Coeficiente de Utilização, 166 5.9.5 Determinação do Fator de Depreciação, 166 5.9.6 Fluxo Total, Número de Luminárias e Espaçamento entre Luminárias, 167 5.9.7 Determinação Aproximada da Refletância de Superfícies, 172 5.10 Método das Cavidades Zonais, 173 5.11 Método de Ponto por Ponto, 190 5.11.1 Fonte Puntiforme, 190 5.11.2 Fonte Linear Infinita, 190 5.11.3 Fonte Superficial de Área Infinita, 190 5.11.4 Feixe Paralelo de Luz, 191 5.12 Iluminação de Ruas — Regras Práticas, 193 5.12.1 Curvas de Isolux, 193 5.12.2 Nível Médio de Iluminamento na Rua e na Calçada, 194 Resumo, 196 Exercícios de Revisão, 196 I^m^t^ paJ^fe - ..-: - : - - 5.1 LÂMPADAS E LUMINÁRIAS As lâmpadas fornecem a energia luminosa que lhes é inerente com auxílio das luminárias, que são os seus sustentáculos, através das quais se obtêm melhor distribuição luminosa, melhor proteção contra as intempé- ries, permitem ligação à rede, além de proporcionarem aspecto visual agradável e estético. Basicamente, as lâmpadas elétricas pertencem a três tipos: - incandescentes; - descargas; - estado sólido - LED (Light Emitting Diodé). 5.1.1 Lâmpadas Incandescentes Incandescentes para iluminação geral Em locais em que se deseja a luz dirigida, portátil e com flexibilidade de escolha de diversos ângulos de abertura de facho luminoso. As lâmpadas incandescentes comuns podem ser usadas em luminárias com lâmpadas do tipo refletoras. Em residências são usadas na iluminação geral de ambientes ou quando se desejam efeitos especiais. Nas lojas são indicadas para destacar as mercadorias ou para iluminação geral ou suplementar nas máqui- nas de produção ou em locais com problemas de vibração (lâmpadas para serviço pesado) ou ainda em estu- fas de secagem (lâmpadas infravermelhas). Quartzo (halógenas) E um tipo aperfeiçoado das lâmpadas incandescentes, constituídas por um tubo de quartzo, dentro do qual existem um filamento de tungstênio e partículas de iodo, flúor e bromo adicionadosao gás normal. Têm como vantagens em relação às incandescentes comuns: vida mais longa, ausência de enegrecimento do tubo, alta eficiência lumi- nosa, excelente reprodução de cores e dimensões reduzidas. Como desvantagens: desprendem intenso calor e são pressurizadas, podendo estilhaçar-se inesperadamente, o que faz necessária a sua utilização em luminárias que tenham proteção. Atualmente o modelo de lâmpadas quartzo-halógenas muito utilizado são as dicróicas. Outros tipos de lâmpadas incandescentes Podemos encontrar lâmpadas incandescentes espalhadas do tipo comptalux, facho médio, bulbo prateado etc, e ainda lâmpadas do tipo germicidas, lâmpadas de luz negra e lâmpadas infravermelhas, cada qual com uma aplicação específica. 5.1.2 Lâmpadas de Descarga Fluorescentes São lâmpadas que, por seu ótimo desempenho, são mais indicadas paia iluminação de interiores, como escri- tórios, lojas, indústrias, tendo espectros luminosos indicados para cada aplicação. É uma lâmpada que não LUM1NOTÉCN1CA 145 permite o destaque perfeito das cores; utilizando-se, porém, a lâmpada branca fria ou morna, permite uma razoável visualização do espectro de cores. Em residências podem ser usadas em cozinhas, banheiros, garagens etc. Dentre as lâmpadas fluorescentes, a que tem grande aplicação em escritórios, mercados, lojas, por sua alta eficiência, é a do tipo HO (high outpiti), que é indicada por razões de economia, pois a sua eficiência luminosa é muito elevada. Luz mista Embora sua eficiência seja inferior à da lâmpada fluorescente, é porém superior à da incandescente. Em geral, é usada quando se deseja melhorar o rendimento da iluminação incandescente, pois não necessita de nenhum equipamento auxiliar: basta colocá-la no lugar da incandescente, porém é preciso que a tensão da rede seja de 220 volts. Sua vida média é igual a da incandescente. São utilizadas na iluminação de interiores, como indústrias, galpões, postos de gasolina, iluminação ex- terna etc. Vapor de mercúrio São empregadas em interiores de grandes proporções, em vias públicas e áreas externas. Por sua vida longa e alta eficiência, têm um bom emprego em galpões de pé-direito alto, onde o custo de substituição de lâmpa- das e reatores é elevado. Quando há necessidade de melhor destaque de cores, devem ser usadas lâmpadas com feixe corrigido. Vapor de sódio de alta pressão São as lâmpadas que apresentam a melhor eficiência luminosa; por isso, para o mesmo nível de iluminamento, podemos economizar mais energia do que em qualquer outro tipo de lâmpada. Devido às radiações de banda quente, estas lâmpadas apresentam o aspecto de luz branco-dourada, po- rém permitem a visualização de todas as cores, porque reproduzem todo o espectro. São utilizadas na ilumi- nação de ruas, áreas externas, indústrias cobertas etc. 5.1,3 Lâmpadas de Estado Sólido - LEDs Atualmente estão em desenvolvimento as lâmpadas de estado sólido, a geração futura dos já conhecidos LEDs (light emiuing diodes). Ver Fig. 5.17 (a), (b) e (c). Essas fontes de luz têm uma eficiência energética muito superior às lâmpadas fluorescentes compactas. Por exemplo, uma lâmpada incandescente de 60 W pode ser substituída por uma lâmpada LED de apenas 3 W. Na prática, estas lâmpadas são muito utilizadas em painéis, aparelhos eletrônicos e em semáforos. 5.2 ILUMINAÇÃO INCANDESCENTE Resulta do aquecimento de um fio, pela passagem da corrente elétrica, até a incandescência. As lâm- padas incandescentes comuns são compostas de um bulbo de vidro incolor ou leitoso, uma base de cobre ou outras ligas, e um conjunto de peças que contêm o filamento, que é o mais importante. Os filamentos das primeiras lâmpadas eram de carvão, mas atualmente são de tungstênio, que tem um ponto de fusão de aproximadamente 3 400°C. Esta temperatura não é atingida nem pela lâmpada a 1500 watts (2 700°C). Na Fig. 5.1 vemos uma lâmpada incandescente com seus principais componentes: - Marcação. Onde se indicam o fabricante, a tensão, a potência, os lumens e os ampères (no caso de iluminação pública, a série). - Suportes. Geralmente de fios de molibdênio, têm por finalidade manter o filamento na devida posição. - Haste central. É a peça interna de vidro, associada a partes metálicas, cuja finalidade é suportar o fila- mento; consta de: flange, tubo de exaustão, cana, suportes, eletrodos e filamentos. - Cimento. Massa especial colocada internamente na borda da base, cuja finalidade é fixá-la ao bulbo depois de aquecida. - Base. Base da lâmpada é o elemento de conexão com o sistema a que está aplicado. São feitas de alumí- nio ou latão e apresentam três tipos principais. A inicial E significa a base tipo rosca; a inicial B é o tipo baioneta e a inicial Té o tipo pino. Os números escritos adiante das letras significam o diâmetro em mm. 146 CAPíTULO CINCO Marcação Meio interno Suportes Cana Haste central Flange Selo da haste Tubo de exaustão isolamento da base Disco central de contato Eletrodos externos Fig. 5.1 Lâmpada incandescente GE. No interior do bulbo de vidro das lâmpadas incandescentes usuais é feito o vácuo, isto é, retirado iodo o oxigênio, para que o filamento não se queime, já que o oxigênio alimenta a combustão. Também se usa subs- tituir o oxigênio no interior da lâmpada por um gás inerte (nitrogênio e argônio). As lâmpadas de vácuo são designadas pelos catálogos norte-americanos como "tipo B" e as de gás, como "tipo C", para lâmpadas aci- ma de 40 W. 5.2.1 Lâmpadas Quartzo-Halógenas (Dicróicas) São lâmpadas modernas, de dimensões tão pequenas que cabem em um cubo de 5 cm de aresta, e têm alto rendimento luminoso. Possuem um filamento especial de 12 volts, precisamente focalizado no refletor dicróico multifacetado. Algumas lâmpadas possuem filamento que opera com 12 volts o que exige um transformador de pequenas dimensões, de 127 ou 220 volts para 12 volts, normalmente embutido nas luminárias; outras operam diretamente em 127 V ou 220 V. São indicadas para os mesmos locais das lâmpadas projetoras, com a grande vantagem de oferecerem luz clara e branca, com excelente reprodução de cores, ressaltando o colorido dos objetos, tornando-os mais ri- cos, vibrantes e naturais. O refletor multifacetado é recoberto por uma película constituída por um filtro químico, o que permite a reflexão da luz visível e a transmissão, para a retaguarda da lâmpada, de mais de 50% da radiação infravermelha, resultando, assim, num facho de luz mais frio, mesmo sendo uma lâmpada halógena. De qualquer modo, é recomendável o uso de luminárias com protetores, caso a lâmpada dicroica fique próxima dos olhos do usuário. Na Fig. 5.2, temos (a) a constituição da lâmpada, (b) as características do refletor dicróico e (c) a curva de reflexão típica de um espelho dicróico. Graças à sua agradável temperatura de cor, combina bem com outras lâmpadas halógenas ou fluorescen- tes, sem mudança do equilíbrio e tonalidade de cor do ambiente. Além das vantagens citadas, essa lâmpada emite um facho de luz cerca de 60% mais frio que o das lâm- padas refletoras convencionais de mesmo fluxo luminoso e mesma abertura de facho, o que a torna indicada para objetos sensíveis ao calor. Como as lâmpadas dicróicas possuem o rendimento lumínico em lumens por watt muito mais alto que o das lâmpadas refletoras comuns, é possível consumir menos watts de potência para o mesmo nível de iluminamento, o que resulta em 50 ou 60% de economia de energia, além do dobro da vida útil. LUMTNOTÉCNICA (a) 1 - Lâmpada halógena com bulbo de quartzo 2 - Espelho dicróico 3 - Base bipino para conexão elétrica segura Radiação ínfi (b) (o) 100 80 S 6 0 ü e «g CC 20- 0 - ^ n , , , , , 1 i , r- 400 600 800 1000 1200 1400 nm _Luz visível |[ Infravermelho -*- Comprimento de onda Fig. 5.2 Lâmpada dicróica, Philips. 5.2.2 Características das Lâmpadas Dicróicas (GE) Na Fig. 5.3, temos as várias opções na escolha da lâmpada dicróica para as diversas finalidadesdo ambiente a iluminar (lojas comerciais, galerias de arte, residências etc). A lâmpada PRECISE MR-16 possui proteção de uma lente de vidro contra radiação ultravioleta C. 5.3 ILUMINAÇÃO FLUORESCENTE Lâmpada fluorescente é uma lâmpada que utiliza a descarga elétrica através de um gás para produzir- energia luminosa. Consiste em um bulbo cilíndrico de vidro, tendo em suas extremidades eletrodos metálicos de tungstênio (catodos), por onde circula corrente elétrica. Em seu interior existe vapor de mercúrio ou argônio a baixa pressão, e as paredes internas do tubo são pintadas com materiais fluorescentes, conhecidos por cristais de fósforo (phosphor) (Fig. 5.4). 5.3.1 Equipamento Auxiliar Para funcionamento da lâmpada, são indispensáveis dois equipamentos auxiliares: starter e reator. O starter é um dispositivo usado na partida que emprega o princípio do bimetal, isto é, dois metais em forma de lâmina com coeficientes de dilatação diferentes. A lâmina bimetálica constitui o contato móvel, havendo outro contato que é fixo. Na Fig. 5.5 vemos o esquema do starter. Algumas lâmpadas de descarga (p. ex., vapor de sódio de alta pressão e multivapor metálico) também usam na partida ignitores (Fig. 5.10). Como parte integrante do starter, temos um condensador ligado em paralelo com o interruptor; sua fun- ção é evitar interferência em aparelhos de rádio. O reator é uma bobina com núcleo de ferro ligada em série e tem dupla função: produzir a sobretensão e limitar- a corrente [Fig. 5.6(«)]. Atualmente são muito utilizados os reatores eletrônicos [Fig. 5.6(£»)]. CAPíTULO CINCO PRECISE MR-16 HIGH PERFORMANCE' LÂMPADA Q20MR16/VNSP Q20MR16/NSP Q20MR16/FL Q35MR16/NSP Q35MR16/SP Q35MR16/FL Q42MR16/VNSP Q42MR16/NFL Q50MR16/NSP Q50MR16/NFL Q50MR16/NFL/1 Q50MR16/FL/1 Q50MR16/FL Q50MR16AVFL Q75MR16/NSP Q75MR16/NFL Q75MR16/FL (EZX) (ESX) (BAB) (FRB) (FRA) (FMW) (EZY) (EYS) (EXT) (EXZ) (EXK) (ENL) (EXN) (FNV) (EYF) (EYJ) (EYC) WATTS 20 20 20 35 35 35 42 42 50 50 50 50 50 50 75 75 75 VIDA MÉDIA NOMINAL (horas) 3 000 4000 4000 4 000 4000 4000 3000 3000 4 000 4000 4 000 4000 4 000 4000 4000 4000 4000 TEMPERATURA DE COR C'K) 3 050° 3 050° 3 050° 3 050° 3 050° 3 050° 3 050° 3 050° 3 050° 3 050° 3 050° 3 050° 3 050° 3 050° 3 050° 3 050° 3 050° CANDELAS NO CENTRO DO FACHO 8 200 3 350 525 7 900 3 800 1050 13 100 2 100 10 200 2 900 2 400 2 325 1725 1075 12 300 4 600 2100 ABERTURA MÉDIA DO FACHO' (graus) 7° 13° 40° 12° 20° 40° 9° 27° 14° 27° 32° 32° 40° 55° 14° 25° 42° PRECISE MR-Í6 COVER GLASS1 Q20MR16/NSP/CG Q20MRI6/FL/CG Q35MR16/NSP/CG Q35MR16/SP/CG Q35MR16/FL/CG Q50MRI6/NSP/CG Q50MR16/NFL/CG Q50MR16/NFL/1/CG Q50MRI6/FL/CG Q50MRI6AVFL/CG Q75MRI6/NSP/CG Q75MRÍ6/NFL/CG Q75MRI6/FL/CG Q20MRI1/NSP Q20MR1 l/SP Q20MR1Í/NFL Q35MR11/NSP Q35MR1 i/SP Q35MR11/NFL (ESX/CG) (BAB/CG) (FRB/CG) (FRA/CG) (FMW/CG) (EXT/CG) (EXZ/CG) (EXK/CG) (EXN/CG) (FNV/CG) (EYF/CG) (EYJ/CG) (EYC/CG) (FTB) (FTC) (FTD) (FTE) (FTF) (FTH) 20 20 35 35 35 50 50 50 50 50 75 75 75 20 20 20 35 35 35 4 000 4 000 4000 4000 4 000 4 000 4 000 4000 4000 4000 4 000 4000 4000 PRECISE MR-11 3000 3 000 3000 3000 3000 3000 3 050° 3 050° 3 050° 3 050° 3 050° 3 050° 3 050° 3 050° 3 050° 3 050° 3 050° 3 050° 3 050° 2 950° 2 950° 2 950° 2 950° 2 950° 2 950° - - - - - - - - - - - - - 3 900 1550 600 5 850 2 750 1300 13° 40° 12° 20° 40° 14° 27° 32° 40° 55° 14° 25° 42° 11° 19° 30° 11° 20° 30° 1 Todas as PRECISE MR-16 possuem base GX-5.3 e máximo comprimento total de 44,5 mm. 1 Todas as PRECISE MR-11 possuem base GZ4 e máximo comprimento total de 35,0 mm. 3A abertura do facho é delimitada pelos pontos nos quais a intensidade luminosa é 50% da intensidade luminosa do centro do facho. Fig, 5.3 Características das lâmpadas dicróicas. Cortesia da GE do Brasil S/A. Pintura fluorescente (phosphor) Fig. 5.4 Lâmpada fluorescente. LUMJNOTÉC.NICA 149 Conde nsador Condensador Descarga A. \ gtow ^ / J L i f _ A Fig. 5.5 Starter Enchimento de poiiéster Enrolamentos de cobre isolados com epóxi Chapas de íerfo-silício coladas e soldadas Bloco terminal: facilita e simplifica as instalações Carcaça tratada interna e externamente com fosfatízaçâo e Fig. 5.6(a) Reator da marca Philips materiais anticorrosivos (seccionado). W ^ Fig, 5.6(b) Reator eletrônico. (Cortesia da Philips.) Lâmpada fluorescente Rede F •—PT F{N) « BR — r—VD — Reator AZ VM Fig. 5.6(c) Reator eletrônico. (Cortesia da Philips.) 150 CAPíTULO CINTO 5.3,2 Funcionamento Consideremos o esquema da Fig. 5.7, no qual vemos as peças já descritas da maneira como são ligadas. Fechando-se o interruptor, a corrente segue o circuito assinalado pelas setas. Os filamentos da lâmpada são aquecidos e inicia-se a descarga entre os contatos do starter. Esta descarga aquece os elementos bimetálicos, e assim os contatos se fecham; pouco depois de fechados os contatos cessa a descarga, o que provoca rápido esfriamento. Assim, o elemento bimetálico faz os contatos abrirem nova- mente, e esta abertura interrompe a corrente no reator que assim produz uma "sobretensão" entre as extremi- . di dades do reator v _ £__ i g s t a "sobretensão" faz romper um arco elétrico entre os filamentos e o circuito fecha-se através do interior da lâmpada, e não mais pelo starter. Os elétrons, deslocando-se de um filamento a outro, esbanam em seu trajeto com os átomos do vapor de mercúrio (Fig. 5.8). Estes choques provocam liberação de energia luminosa não-visível (freqüências muito elevadas), tipo radiação ultravioleta. Esta radi- ação se transmite em todas as direções e, em contato com a pintura fluorescente do tubo, produz radiação luminosa visível. Na Fig. 5.8, as setas indicam o caminho do circuito depois que se inicia a descarga pelo interior da lâmpada. Como a resistência oposta ao deslocamento dos elétrons é muito pequena, a tendência da corrente (em ampères) é se elevar muito, porém o reator age como elemento limitador da corrente, pois nada mais é que uma impedância. Assim, o reator representa uma pequena perda de energia (carga), medida em watts. Como exemplo, cita- se a perda de um reator para lâmpada fluorescente de 40 W, T-12: - para reator de alto fator de potência: 11 watts - para reator de baixo fator de potência: 8,5 watts Nos cálculos de circuitos de muitas lâmpadas fluorescentes, deve-se levar em conta esta perda. Este tipo de iluminação é um dos de maior rendimento, pois uma lâmpada branca de 40 W, por exemplo, emite 2 900 lumens, o que dá o seguinte rendimento: 2 900 Jumens 40 watts = 73 lumens/ watt (excluindo o reator) = 56,9 lumens / watt (com reator) Comparando-a com a incandescente de 200 watts, podemos ver o seguinte rendimento: 2 980 lumens 200 watts = 14,9 lumens/watt então, uma lâmpada fluorescente de 40 watts, produzindo aproximadamente o mesmo iluminamento que uma incandescente de 200 watts, tem rendimento cinco vezes maior. Lâmpada . /,-**- -*- v . (, 3 iC Starter . . . „ „ Lamina /^~"""v^ bimetálica - ( V\^\ *- . 1 WJ Condensador Reator 1 f 1 1 - * 1 f w Fig. 5.7 Corrente pelo starter. LUMINOTÉCNICA 1 5 1 Fig. 5.8 Corrente pela lâmpada. 5.3.3 Diagramas de Ligação de Lâmpadas Fluorescentes (Fig. 5.9) F o - 118V- N&- Reator simples Lâmpada | _ Partida instantânea 1 x 4 0 W Partida instantânea 2 x 4 0 W 220 V ' Reator duplo Lâmpada Limpada Partida com starier 2 x 4 0 W Fo— 220 V~ FO— Reator duplo Lâmpada Lâmpada 2 x 4 0 W S = starier 220 V- Rsator úvp'.o 20 W E 7 •m-1 4 x 2 0 W 20W 20 W 118V- Reator duplo Lâ?ripada Lâmpada L 118V- Wo- Reator simples Lâmpada 2 x 4 0 W 1 x 4 0 W Fig. 5.9 Diagramas de ligação de lâmpadas fluorescentescom equipamento auxiliar. CAPíTULO CINCO 5.3.4 Diagramas de Ligação de Lâmpadas de Descarga (Fig. 5.10) IGNITOR C Reator Q 220,680 V ~ 0 220 V •0 ô ô Reator <? 9 Reator? 220 V .0 Ignitor Reaior £• Ignitor • 0 - 220V •0- Reator & ~ 0— 220 V ~ 0 — ô Ignitor Reator 5 Reator0- Ignitor 220 V nrt Reator ' 0 - ^220 V , 0 Ignitor A ã ã w Fig. 5.10 Diagramas de ligação de lâmpadas de descarga com equipamento auxiliar. 5.3.5 Lâmpadas Fluorescentes Compactas São lâmpadas fluorescentes que possuem starter incorporado à sua base, o que permite a substituição por lâmpadas incandescentes sem qualquer tipo de acessório. Existem com vários tipos de tonalidades de luz. Possuem uma durabilidade em média 10 vezes maior que as incandescentes, além de serem até 80% mais econômicas. São ideais para instalações residenciais e comerciais. São produzidas na faixa de 5 a 25 W. A Fig. 5.11 mostra o aspecto dessas lâmpadas e apresenta algumas potências e suas equivalências com as lâm- padas incandescentes. 5.3.6 Lâmpadas Fluorescentes Circulares São fluorescentes circulares (Fig. 5.12), empregadas em aplicações domésticas, como em cozinhas e banhei- ros, onde se deseja iluminação uniforme e com bom nível. Elas são originalmente projetadas para circuitos de partida rápida, mas operam também em circuitos convencionais, ou seja, com starter. 5.4 ILUMINAÇÃO A VAPOR DE MERCÚRIO A lâmpada a vapor de mercúrio também utiliza o princípio da descarga elétrica através de gases, de forma semelhante à luz fluorescente. Embora só modernamente o seu emprego seja difundido, sua criação re- monta os princípios do século XX (1901), graças às experiências de Peter Coopper Hewitt (General Elec- tric). Basicamente, consta de um bulbo de vidro duro (tipo borossilicato ou nonex) que encena em seu interior um tubo de arco, onde se produzirá o efeito luminoso. O bulbo externo destina-se a suportai- os choques tér- micos e é apresentado normalmente nos tipos: BT (Bulged tubular) e R (refletor). O tubo de arco atualmente é fabricado em quartzo, material mais apropriado para resistir às elevadas tem- peraturas e pressões, além de melhorar o rendimento luminoso (Fig. 5.13). LUMiNOTÉCKICA 0 42máx (a) • 0 48 máx —H Dimensões em mm Fluorescentes Incandescentes 127 V Incandescentes 220 V 9W 25 W 40 W 11 W 40 W 60 W 13 W 60 W 75 W 20 W 75 W 100 w 25 \V 100 w 125 W Fig. 5.11 Lâmpada fluorescente compacta. (Cortesia da Philips.) 4' Dimensões em mm (a) (b) Fig. 5.12 Lâmpada fluorescente circular. (Cortesia da Phiüps.) CAPíTULO CINCO Selo prensado Bulbo externo Eletrodos principais Tubo de arco Suporte do tubo de arco Eletrodo auxiliar Resisto r de partida Fig. 5.13 Lâmpada a vapor de mercúrio, General Electric. 5.4.1 Equipamento Auxiliar Reator Do mesmo modo que a lâmpada fluorescente, a lâmpada a vapor de mercúrio exige um reator (ou um autotransformador) cujas finalidades são conectar a lâmpada à rede e limitar a corrente de operação, como na lâmpada fluorescente. Resistor de partida É uma resistência elétrica de alto valor (cerca de 40 quiloohms) cuja finalidade é interromper a corrente de partida através do eletrodo auxiliar, criando um caminho de alta impedância para o eletrodo auxiliar. Esta resistência é parte integrante da lâmpada. 5.4.2 Funcionamento Como a lâmpada fluorescente, a lâmpada de vapor de mercúrio possui, dentro do tubo de arco, mercúrio e pequena quantidade de argônio que, depois de vaporizados, comunicam ao ambiente interno alta pressão (dezenas de atmosferas). A vaporização do mercúrio processa-se da seguinte maneira: - fechado o contato do interruptor I, uma tensão é aplicada entre o eletrodo principal e o eletrodo auxi- liar, formando-se um arco elétrico. Este arco ioniza o argônio que aquece o tubo de arco e vaporiza o mercúrio (Fig. 5.14). Resistor de partida Eletrodo auxiliar -tos*- Reator Tubo de arco Eletrodos principais Fig. 5.14 Esquema de ligação de uma lâmpada VM. LUMINOTÉCNICA O vapor de mercúrio formado possibilita o aparecimento de um arco entre os eletrodos principais, e o impacto dos elétrons do arco com os átomos de mercúrio libera energia luminosa. Note-se que na lâmpada fluorescente, pelo fato de o vapor de mercúrio estar em baixa pressão, a ener- gia radiante liberada está na gama ultravioleta, havendo necessidade da pintura fluorescente do tubo (phosphor), para transformá-la em luz visível. Há também lâmpadas a vapor de mercúrio "corrigidas", isto é, o tubo é também pintado com tinta fluorescente para correção do feixe de luz emitido por ação da descarga. Depois de iniciada a descarga entre os eletrodos principais, deixa de existir a descarga entre o eletrodo principal e o auxiliar, em virtude da grande resistência oposta pelo resistor de partida. O calor desenvolvido pela descarga principal e o aumento da pressão no tubo de arco fazem vaporizar o restante do mercúrio que ainda estiver no estado tíquido, e assim a lâmpada atinge sua luminosidade máxima. 5.4.3 Partida da Lâmpada a Vapor de Mercúrio Embora a partida seja instantânea, isto é, não há necessidade de starter, a lâmpada VM só entra em regime aproximadamente 8 minutos após ligada a chave. Isto pode ser constatado pelo gráfico correspondente a uma lâmpada VM de 400 watts, da General Electric. Note-se que a tensão e a potência vão aumentando até atingirem os valores nominais (127 volts e 400 watts), enquanto a corrente, que é maior na partida, decresce até o valor nominal (aproximadamente 3,2 A) (Fig. 5.15). e 5 < > 6 120 5 100 3 60 2 40 20 0 0 I I Lâmpada VM de \ ^ 400 W / , f / 1 Tensão na lâmpada Potência na lâmpada ^ ^ ^ Corrente na tampada B 600 500 300 200 100 2 4 6 8 Tempo (minutos) Fig. 5.15 Características de partida. 10 12 5.4.4 Características das Lâmpadas VM Tipos e aplicações Como já foi dito, quanto ao bulbo, podemos ter lâmpadas tipo BT (Bulged tubular) e R (refletor). As potências com que normalmente são fabricadas são: 100, 175, 250, 400, 700 e 1 000 watts. Quanto à cor da luz emitida, as lâmpadas VM podem ser claras ou de cor corrigida. A cor clara deve ser usada para aplicações em que não haja necessidade de distinguir detalhes, como em iluminação de mas, postos de gasolina etc; seu aspecto é azul-esverdeado. Para aplicações industriais e comerciais, há necessidade de corrigir a cor; então, usam-se lâmpadas de cor corrigida, em que o bulbo externo é recoberto com pintura fluorescente (phosphor). 156 CAPíTULO CINCO 5.5 OUTROS TIPOS DE ILUMINAÇÃO 5.5.1 Iluminação a Vapor de Sódio de Alta Pressão As lâmpadas a vapor de sódio de alta pressão são adequadas para aplicação em ambientes internos e externos. O tubo de descarga é de oxido de alumínio encapsulado por um bulbo de vidro, recoberto internamente por uma camada de pó difusor. A descarga em alta pressão de sódio possibilita a obtenção de uma alta eficiência luminosa e uma boa aparência de cor branco-dourada. Essa lâmpada possui vida longa, baixa depreciação do fluxo luminoso e operação estável. A geometria e as características elétricas dessa lâmpada possibilitam sua utilização nos mesmos sistemas ópticos designados para lâmpadas a vapor de mercúrio. 5.5.2 Iluminação a Multivapor Metálico As lâmpadas a multivapor metálico de alta pressão são adequadas para a aplicação em áreas internas e exter- nas. Operam segundo os mesmos princípios de todas as lâmpadas de descarga, sendo a radiação proporcio- nada por iodeto de índio, tálio e sódio em adição ao mercúrio. A proporção dos compostos no tubo de descarga resulta em reprodução de cores de muito boa qualidade. Essas lâmpadas possuem alta eficiência, alto índice de reprodução de cor, baixa depreciação, vida longa e alta confiabilidade. A lâmpada a multivapor metálico possui uma distribuição espectral especialmente projetada para a ob- tenção de um excelentesinal às câmaras de televisionamento em cores. 5.5.3 Iluminação a Luz Mista As lâmpadas de luz mista são adequadas para aplicação em ambientes internos e externos, não necessitando de equipamentos auxiliares para o seu funcionamento. Combinam a alta eficiência das lâmpadas a vapor de mercúrio com as favoráveis propriedades de cor das fontes de luz com filamento de tungstênio. A lâmpada é composta de um tubo de descarga a vapor de mercúrio, conectado em série com um filamento de tungstênio, ambos encapsulados por um bulbo ovóide recoberto internamente com uma camada de fosfato de ítrio vanadato. O filamento atua como fonte de luz de cor quente e como limitador de conente em lugar- do reator. As lâmpadas de luz mista podem ser alojadas em luminárias próprias para as incandescentes e, portanto, são o meio ideal de modernizar instalações existentes, com baixo custo, porém com vida útil igual à da in- candescente. 5.5.4 Iluminação de Estado Sólido - LED As lâmpadas fluorescentes compactas, que estão substituindo em muitos lugares as lâmpadas incandescentes, serão no futuro substituídas pelas lâmpadas de estado sólido - as lâmpadas LEDs - bastante utilizadas em todos os aparelhos eletrônicos e em muitos dos sinais de trânsito. Oimensões em mm (a) (b) Fíg. 5.16 Lâmpada LED 22 W. (Cortesia da Neopos Innovation Lighting Technology.) LUMINOTÉCNJCA 157 (a) (b) pnn-o n anji... iW*VA íi jjlj/J/// (c) ffi Dimensões em mm Fig. 5.17 Lâmpada LED. (Cortesia da Neopos Innovation Lighting Technology.) Prevê-se que até 2015,20% da iluminação será feita com lâmpadas LEDs que, além do alto rendimento, possuem uma vida útil de 100 mil horas. 5.6 COMPARAÇÃO ENTRE OS DIVERSOS TIPOS DE LÂMPADAS A Tabela 5.1 mostra as diversas aplicações em que cada tipo de lâmpada meUior se ajusta. Os locais estão divididos em interno (área residencial, comercial e industrial) e externo (áreas comuns, vias públicas, esta- cionamentos, jardins, fachadas, monumentos e áreas para esporte). A Tabela 5.2 mostra a vida útil em horas e o rendimento em lúmen por watt das diversas lâmpadas. 5.6.1 Fluxo Luminoso e Características de Operação Fluxo luminoso de lâmpadas (ver adiante Tabela 5.3). A Tabela 5.3 apresenta os fluxos luminosos emitidos pelas lâmpadas incandescentes, fluorescentes e o va- por de mercúrio. Características de operações com sobretensões e subtensões Das sobretensões resultam: alto rendimento, alto iluminamento, porém vida curta. Das subtensões resultam: baixo rendimento, baixo iluminamento, porém vida mais longa. A curva da Fig. 5.18 dá uma idéia do que foi dito. Manutenção dos lumens Como é fácil de imaginar, no início da vida das lâmpadas, elas apresentam o máximo efeito de iluminamento (lumens) que aos poucos vai declinando, de acordo com evaporações e sublimações efetuadas pelo filamen- to. Na Fig. 5.19 vemos uma curva típica de diminuição dos lumens por efeito do uso. 158 CAPíTULO CINCO Tabela 5.1 Exemplos de Aplicações de Lâmpadas Comuns - uso geral Comuns-decorativa Comum-dirigida Comuns - específica Halógenas - uso geral Halógenas-dirigida Halógenas - específica Dícróicas 15-100 W 15-60 W 40-100 \V 60-200 W . 306-2000 W 15-60 W i 20-150W 40-250 W ISIÇ50 w Univ. Uuiv. Univ. Univ. Univ. Univ. Univ. Univ. Univ. Lâmpadas Incandescentes interno'; Aplicação Pos. Residen. Áreas Vias. :. Útil. Comercial .Industriai Comuns Públicas Estaci Jardins M Área : Esporte Fluorescente PL Multivapor metal 1 .uz mista Vapor de sódio Potência 15-110 W 5-23 W 80-1 000 W 400-2 000 W 125-500 W 70-1 000 W Útil Univ. Univ. Univ. Restr. Restr. Univ. Lâmpadas de Descarga ; Interno. ] Aplicação Externo Pos. Residen. - Áreas Vias Útil. Comercia] industria! Comuns : Públicas Fach; Jardins Mom Área EsnnrJf T a b e l a 5 . 2 Vida Úti l e R e n d i m e n t o das Lâmpadas Incandescente i Fluorescente Vapor de mercúrio Multivapor metálico Luz mista 1 Vapor de sódio Sódio de alta pressão Vida Útil (horas) 1 000 a 6 000 7 500 a 12 000 12 000 a 24 000 10 (100 a 20 000 6 000 a 8 000 12 000 a 16 000 Acima de 24 000 Rendimento (Im/W) 10 a 20 43 a 84 44 a 63 69 a 115 17 a 25 75 a 105 68 a 140 H g | % d os lu m en s po r w at ts in ic ia is 3 <J\ K* Ô 70 o. -o o Kl c 3 o o" - a CL -? (E X M ü O cn <» o Q 0 ro o era ' s ' 33 ' & 45» tO to . ai >. s e g, Pe rc en ta ge m d e lu m en s, w at ts n om in ai s e lum en s po r w at ts g 3. C l * ' ET .O • ~J co <o co *. cn a. C 6 O T I 8 CD \ \ \ ^ u 0 \ \ \ á. 'tf \ \ A \! > / / / / 1 i í\ \o H \ \ / / \ / / \ \% \ l\ 3> ® \\f c / / r~ 3 CD Ú \ \T i \ / * C L / © :••.'., tO O- 8 S to CO g 8 Pe rc en ta ge m d a vid a m éd ia S- Ni ",: O •O s'' , 'W . • ' Oi !," © O d, &5 \ cr X O f CL T3 CL 'J 1 160 CAPíTULO CINCO 5.7 GRANDEZAS E FUNDAMENTOS DA LUMINOTECNICA Para que possamos fazer os cálculos luminotécnicos, devemos tomar conhecimento das grandezas funda- mentais, baseadas nas definições apresentadas pela ABNT {vocabulário de termos de iluminação e NBR- 5413) e nas fontes citadas na bibliografia. 5.7.1 Luz É o aspecto da energia radiante que um observador humano constata pela sensação visual, determinado pelo estímulo da retina ocular. A faixa das radiações eletromagnéticas capazes de serem percebidas pelo olho humano se situa entre os comprimentos de onda 3 800 a 7 600 angstrõms. O angstrõm, cujo símbolo é Â, é o comprimento de onda unitário e igual a dez milionésimos do milímetro. O comprimento de onda X, Fig. 5.20, é a distância entre duas cristas sucessivas de uma onda, considerado no gráfico espaço X amplitude. O comprimento de onda vezes a freqüência é igual à velocidade da luz que é constante e igual a: c — X. x / ou X = / onde: / = freqüência em ciclos/s; c = velocidade da luz (300 000 km/s ou 3 X IO8 m/s); X = comprimento de onda/m. Os raios cósmicos são as radiações eletromagnéticas de maior freqüência até agora conhecidas, da ordem de 3 X 1025 ciclos por segundo, ou seja, comprimento de onda igual a: X = 3 x l ° 8 == 10-" m ou i0"7  3 x 1025 Para a corrente alternada que usamos em nossas residências,/ = 60 c/s, então o comprimento de onda será: , 3x10* IO7 _ m n , X = = ou 5 000 km 6 x 10 2 Para uma estação de rádio em f.m. de 98,8 MHz, o comprimento de onda será: 3 x l 0 8 X = 98,8 x Í06 3,03 m Amplitude i. 10",om= 10"1 nm (nanometros) >- Espaço Fig. 5.20 Comprimento de onda. LUMINOTÉCNICA 161 5.7.2 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 3 800 a 4 500 Â. A luz vermelha é a de maior comprimento de onda visível, entre 6 400 a 7 600 À. As demais cores se situam conforme a curva da Fig. 5.21 (a), onde se vê que o amarelo é a cor que dá a maior sensibilidade visual a 5 550 Â. Angstrõms 3800 4000 Violeta 5000 5550 Verde Amarelo 6000 Azul Verde Amarelo Laranja Fig. 5.21 (a) Espectro da luz visível em função do comprimento de onda. 70C0 7600 Vermelho Freqüência (ciclos por segundo) O espectro eletromagnético 10 r a - 10' 1 0 M . 1 0 a . 10M_ i o 1 8 . 10" 101 10,: 10" 106 10* - ultravioleta luz visível infra- vermelho FM TV AM Ralos cósmicos Ratos gama Ralos X Ondas luminosas Radar Ondas < rádio Fig. 5.21(6) Espectro eletromagnético em função da freqüência (c/s). 162 CAPíTULO CINCO 5 . 7 . 3 I n t e n s i d a d e L u m i n o s a — C a n d e i a ( c d ) É definida como a intensidade luminosa, na direção perpendicular, de uma superfície plana de área igual a 1/ 600 000 metros quadrados, de umcoipo negro à temperatura de fusão da platina, e sob a pressão de 101 325 newtons por metro quadrado (1 atmosfera). 5.7.4 Fluxo Luminoso — Lúmen (lm) Fluxo luminoso emitido no interior de um ângulo sólido de 1 esferonadiano por uma fonte puntiforme de intensidade invariável e igual a 1 candeia, em todas as direções. Suponhamos, na Fig. 5.22, uma esfera de 1 metro de raio, no centro da qual colocamos uma fonte com intensidade de 1 candeia, em todas as direções. O ângulo sólido que subentende uma área de 1 m2 é um esferorradiano. O fluxo emitido no interior deste ângulo sólido é o lúmen. Área de esfera = 4ir R2 = 12,56 R2 Como em cada m2 da superfície desta esfera temos o fluxo de 1 lúmen, o fluxo total recebido será 12,56 lumens. SR = esferorradiano Fig. 5,22 Definição de lümen. 5.7.5 Iluminância — Lux (Lx) íluminância, anteriormente chamada de iluminamento, de uma superfície plana, de área igual a 1 m2 que recebe, na direção perpendicular, um fluxo luminoso igual a 1 lúmen, uniformemente distribuído, é a densi- dade superficial de fluxo luminoso recebido. Assim, , lúmen lux = m2 5.7.6 Luminância — cd/m2 ou nit É a luminância, em uma determinada direção, de uma fonte de área emissiva igual a 1 m2, com intensidade luminosa, na mesma direção, de 1 candeia. 5.7.7 Eficiência Luminosa — lm/W É a relação dos lumens emitidos pela lâmpada paia cada watt consumido. 5.7.8 Curva de Distribuição Luminosa E 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 LUMINOTÉCNICA 163 diagrama, onde as intensidades luminosas, em função do ângulo formado com a vertical, são medidas e re- gistradas. Como o fluxo inicial das lâmpadas depende do tipo escolhido, as curvas de distribuição luminosa são feitas, normalmente, para 1 000 lumens. Para outros valores do fluxo, basta multiplicar por sua relação a 1 000 lumens (ver exemplo no final da Fig. 5.34). 5.8 MÉTODOS DE CÁLCULO DE ILUMINAÇÃO Pode-se determinar o número de luminárias necessárias para produzir determinado iluminamento das se- guintes maneiras: 1 .a) pela carga mínima exigida por normas; 2.a) pelo método dos lumens; 3.a) pelo método das cavidades zonais; 4.a) pelo método do ponto por ponto. Evidentemente a primeira maneira é uma aproximação, servindo apenas como referência. 5.9 MÉTODO DOS LUMENS Agora, estamos em condições de entrar no método dos lumens, o qual dividiremos nas etapas apresentadas a seguir. 5.9.1 Seleção da Iluminância* De acordo com a NBR-5413 da ABNT, alguns níveis recomendados para iluminação de interiores constam da Tabela. 5.4. Segundo a mesma fonte, as atividades foram divididas em três faixas: A , £ , C, e cada faixa com três grupos de iluminâncias, conforme o tipo de atividade. A seleção da iluminância específica para cada atividade é feita com auxílio das Tabelas 5.4(«) e 5.4(1?) do seguinte modo: a. Analisa-se a característica da tarefa e escolhe-se o seu peso (Tabela 5.4(6)); b. Somam-se os valores encontrados, algebricamente, considerando o sinal; c. Quando o valor filial for - 2 ou —3, usa-se a iluminância mais baixa do grupo; a iluminância superior do grupo é usada quando a soma for + 2 ou + 3 ; nos outros casos, usa-se o valor médio. EXEMPLO Oficina de inspeção de aparelhos de TV, ocupada por pessoas de menos de 40 anos de idade, a velocidade e a precisão são importantes e a refletância do fundo da tarefa é de 80%. Somatório dos pesos: idade = — I velocidade e precisão = 0 refletância do fundo da tarefa = — 1 Total = - 2 Então, usaremos a iluminância mais baixa do grupo, ou seja, 1 000 lux (Faixa B — tarefas com requisitos especiais). • 5.9.2 Escolha da Luminária Esta etapa depende de diversos fatores, tais como: objetivo da instalação (comercial, industrial, domiciliar e tc) , fatores econômicos, razões da decoração, facilidade de manutenção etc. * Iluminância é o mesmo que iluminamento, não confundir com "luminância". Segundo aNB-57 (NBR-S413/91), a definição de iluminância é: "Limiteda razãodo fluxo luminoso recebido pela superfície em tomo de um ponto considerado, para a área da superfície, quando esta tende para zero." 164 CAPíTULO CINCO Tabela 5.4 Uuminância em Lux, 5jS BB!* Bu Atividades Baixa a) Auditórios e anfiteatros; -tribuna ' 300 -platéia 100 - salas de espera 100 -bilheterias 300 b) Bancos: - atendimento ao público 3UÜ - contabilidade 300 - recepção 100 -guicbês 300 - arquivos 200 c) Bibliotecas: - sala de leitura 300 - estantes 200 -Ochário 2IK) S H B d) Escolas: -salas de aula 200 — quadros-negros 300 -trabalhos manuais 200 - salas de desenho 300 - salas de educação física i 00 - salão de conferênci as 100 e) Escritórios: - registro, cartografia etc. 750 - desenho de engenharia 750 e arquitetura (1) Extraídos da NB-57 (NBR-5413/91 paraalg (2) O valor mais alto deve ser usado quando: a trabalho visual é crítico: à) aita produtividade oi O valor mais baixo deve ser usado quando: a) rt ocasional mente. por Tipo de A minâncis Media 500 150 150 150 500 500 150 500 300 500 300 300 300 500 300 500 350 150 1 000 1 000 mias ali vida a tarefa se i precisão sâ 2 Alta 700 200 200 750 750 750 200 750 500 750 500 500 500 750 500 750 200 200 1500 1 500 tividade (Valores Médios ei Atividades f) Esportes (salão para): ••• ginástica - futebol de salão - locais recreativos - piscina (iluminação geral) - pugilismo (ringue) tênis (quadra) g) Garagens - oficinas - bancadas - estacionamento li) Hospitais -pronto-socorro - sala de operação (geral) •-dentista (geral) - sala de partos (geral) - berçário i) Hotéis e restaurantes - gera! - cozinha (geral) -quartos (geral) restaurantes j) Residências - gera! - cozinhas (fogão, pia) -banheiros (gerai) des). Para maiores detalhes, consultar esta norma. apresenta com reíletáncias e contrastes baixos: b) c o importantes: e) capacidade visual abaiso da medi fletáncias ou contrasts A título de comparação, conheçamos os níveis — Luar Luz do dia: — nas sombras (exteriores' s a] tos; b) velocidade e precisão nao são o!e iluminamento de outras font ii Serviço1) Uuminância2 Baixa Média 150 150 100 100 í 750 300 j 150 300 ÍOO í 300 300 1 150 ! 150 75 100 I 150 100 [ ioo 1 IOO I 200 100 200 200 150 S 150 S 1000 j 500 150 300 150 500 500 200 200 100 ] 1 150 1 200 150 ' 150 150 300 150 s erros são de difícil cone importante ;s: s; c) a tarefa é a 0,002 0,2 6 a 12 500 a 2 000 1 000 a 10 ( 50000 a 10 Alta 300 300 200 200 1 500 750 300 750 200 750 f 750 300 300 ; 150 200 300 200 200 200 500 200 cão; c) o secutada )00 "\ 0 000 I.UM1NOTÉCN1CÀ 165 Tabela SA(n) FAIXA A Iluminação gera interruptamente visuais simples.. FAIXAB Iluminação gera FAIXAC Iluminação adiei difíceis í " II Iluminâncias para Cada Faixa Bpí l 1 para áreas usadas ou com tarefas 1 para área de trabalho onal para tarefas visuais Grupo de Tarefas Visuais (iux) Ifiiminâiida 20 30 50 50 75 100 100 150 200 200 300 500 500 750 i 000 1 000 1 500 2000 2 000 3 000 5 000 5 000 7 500 10 000 10 000 15 000 20 000 Tipo de Atividade Áreas públicas, com arredores escuros. Orientação simples para permanência curta. Recinto não usado para trabalhos contínuos, depósitos. Bptpl" Tarefas com requisitos visuais limitados: trabalho bruto de maquinaria, auditórios. Tarefas com requisitos visuais normais: trabalho médio de maquinaria, escritórios. Tarefas com requisitos especiais: gravação manual, inspeção industrial de roupas etc. Tarefas visuais exatas e prolongadas: relógios, eletrônica de tamanho pequeno etc. Tarefas visuais muito exatas: montagemde microeletrônica etc. Tarefas visuais muito especiais: cirurgia etc. Ref.: Tabela I da HBR 5413/92. Tabela 5A(b) Fatores Determinantes da Iluminância Adequada Características da Tarefa e do Observador Idade Velocidade e precisão Refletância do fundo da tarefa - 1 Inferior a 40 anos Sem importância Superior a 70% Peso 0 40 a 55 anos Importante 30 a 70% + Superior Crítica Inferior E 1 a 55 anos 1 M)cr Ref.: Tabela 2 da HBR 5413/92. Para esse objetivo, torna-se indispensável a consulta de catálogos dos fabricantes. A fim de tornar mais objetivo nosso estudo, transcreveremos a Tabela 5.5, da Philips, com as quais fale- mos, adiante, um exemplo de cálculo de iluminância. Nas luminárias fluorescentes, é comum o "pisca-pisca" resultante do efeito estroboscopico, que pode ser muito atenuado quando se usa número par de lâmpadas e reatores duplos de alto fator de potência. 166 CAPíTULO CINCO 5.9.3 Determinação do índice do Local Este índice relaciona as dimensões do recinto, comprimento, largura e altura de montagem, ou seja, altura da luminária em relação ao plano do trabalho de acordo com o tipo de iluminação (direta, semidireta, indireta e semi-indireta). É dado por * - Cl K (c + /) onde: c: comprimento do local; /: largura do local; /?„,: altura de montagem da luminária (distância da fonte de luz ao plano de trabalho). 5.9.4 Determinação do Coeficiente de Utilização De posse do índice do local, estamos em condições de achar o coeficiente de utilização. Este coeficiente relaciona o fluxo luminoso inicial emitido pela luminária (fluxo total) e o fluxo recebido no plano de traba- lho (fluxo útil); por isso, depende das dimensões do local, da cor do teto, das paredes e do acabamento das luminárias. Para encontrar o coeficiente de utilização, precisamos entrar na tabela com a refletância dos tetos, pare- des e pisos. A refletância é dada pela tabela a seguir: índice 1 3 5 7 Exemplo de aplicação da tabela: A refletância 571 significa que: • o teto tem superfície clara; • a parede é branca; • o piso e escuro. liellcxão 10% 30% 50% 70% ' Significado Superfície escura Superfície média Superfície clara Superfície branca OBSERVAçãO: A tabela para determinação do coeficiente de utilização depende do fabricante, do tipo e das características inerentes a cada luminária. 5.9.5 Determinação do Fator de Depreciação Este fator, também chamado fator de manutenção, relaciona o fluxo emitido no fim do período de manuten- ção da luminária e o fluxo luminoso inicial da mesma. E evidente que, quanto melhor for a manutenção das luminárias (limpeza e substituições mais freqüen- tes), mais alto será este fator, porém mais dispendioso. É determinado pela tabela a seguir: Tipo de Ambiente Limpo Normal Sujo 2 500 0,95 0,91 0,80 Período d e Manutenção 5 000 0,91 0,85 0,66 (li) 7 500 0,88 0,80 0,57 LUM1NOTÉCNICA 167 5.9.6 Fluxo Total, Número de Luminárias e Espaçamento entre Luminárias Uma vez percorridas as cinco etapas anteriores, estamos em condições de chegar ao número de luminárias necessárias para determinado nível de iluminamento. Para isso usaremos as seguintes fórmulas: <t> = Sx E uxd n = 4> onde: <f> = fluxo luminoso total, em lumens; 5 = área do recinto, em metros quadrados; E = nível de iluminamento, em luxes (Tabela 5.4); ou iiuminância (Tabela 5.4(tf)); u — fator de utilização ou coeficiente de utilização (Tabela 5.5); d = fator de depreciação ou de manutenção (Tabela 5.5); n = número de luminárias; <p = fluxo por luminárias, em lumens. O espaçamento máximo entre luminárias que depende da abertura do feixe luminoso está indicado na Fig. 5.23. Conhecido o número total de luminárias, resta-nos distribuí-las uniformemente no recinto. Como dados práticos, toma-se a distância entre luminárias, o dobro da distância entre a luminária e a parede. Para pé-direito normal (3 m) e sistema indireto, a distância entre as luminárias deve ser aproximadamente a da altura de montagem acima do piso. N a> - 1 T 3 ^mMà 100% 80% 60% 40% 20% 0 20% 40% 60% 80% 100% ESPAÇAMENTO MÁXIMO ENTRE AS LUMINÁRIAS Direta Distância às paredes (todos os tipos) (5 Semidireta Gerai difusa e Semi- indireta ^ indireta £2 Alturas recomendadas das suspensões para os tipos indireto e semi-indireto 1/3 da distância se as mesas ou banca- das estiverem contra as paredes. 1/2 em outros casos. Da luminária ao piso 0,9 0,9 1 Do teto ao piso 1 1 0,15 a 0,30 Fig, 5.23 Espaçamento das luminárias entre si com relação às alturas de montagem. CAPíTULO CINCO Tabela 5.5 Coeficientes de Utilização HDK 472 c /ZDK 4 7 2 - ÍNDICE DO LOCAL K 0,60 0,80 1,00 1,25 1,50 2,00 2,50 3,00 4,00 5,00 HPL-N 250W REFLETÂNCIAS 751 0,47 0 4 4 0,59 0,64 0,67 0,71 0,74 0,75 0,77 0,78 731 0,43 0,50 0,55 0,60 0,64 0,69 0,72 0.74 0,76 0,77 711 0,40 0,47 0,53 0,58 0,61 0,67 0,70 0,72 0,74 0,76 551 0,46 0,53 0,58 0.63 0,66 0,70 0,72 0,74 0,76 0,76 531 0,42 0,49 0,55 0,60 0,63 0,68 0,71 0,73 0,74 0,75 511 0,40 0,47 0,52 0,57 0,61 0,66 0,69 0,71 0,73 0,75 331 0,42 0,49 0,54 0,59 0,62 0,67 0,70 0,72 0,73 0,74 311 0,40 0,46 0,52 0,57 0,60 0,66 0,69 0,71 0,72 0,74 000 0,38 0,45 0,51 0,56 0,59 0,64 0,67 0,69 0,71 0,72 S D K 472 c / Z D K 4 7 2 - ÍNDICE DO LOCAL K 0,60 0,80 1.00 1.25 1.50 2,00 2,50 3,00 4,00 5,00 SON 400W REFLETÂNCIAS 755 0,39 0,46 0,51 0,56 0,59 0,63 0,65 0,67 0,69 0,70 731 0,35 0,42 0,47 0,52 0,56 0,61 0,63 0,65 0,67 0,68 711 0,32 0,39 0,45 0,50 0,53 0,59 0,62 0,64 0,66 0,67 551 0,39 0,45 0,50 0,55 0,58 0,62 0,64 0,66 0,67 0,68 531 0.35 0,42 0,47 0.52 0,55 0,60 0,62 0,64 0,66 0,67 511 0,32 0,39 0.44 0,49 0,53 0,5S 0,61 0,63 0.65 0,66 331 0,35 0,41 0,47 0,51 0,54 0,59 0,62 0,63 0,65 0,66 311 000 0,32 0,31 0,39 0,38 0,44 0,43 0,49 0.48 0,52 0,51 0,57 0,56 0,60 0.59 0,62 0,61 0,64 0,63 0,65 0,64 SDK 472 c/ ZDK 4 7 3 - ÍND1CE D O LOCAL K 0,60 0,80 1,00 1,25 1,50 2,00 2,50 3,00 4,00 5,00 SON 150WTS REFLETÂNCIAS 751 0,52 0.5S 0,62 0.66 0,69 0,73 0,76 0,77 0,79 0,80 731 0,48 0,54 0,59 0,63 0,66 0,71 0,74 0,76 0,78 0,79 711 0,45 0,51 0,56 0,61 0,64 0,69 0,72 0,74 0,77 0,78 551 0,5! 0,57 0,61 0,65 0,68 0,72 0,74 0,76 0,77 0,78 531 0,48 0,53 0,58 0,62 0,65 0,70 0,73 0,75 0,77 0,78 511 0,45 0,51 0,56 0,60 0,63 0,68 0,71 0.74 0,76 0,77 331 0,47 0,53 0,58 0,62 0,65 0,69 0,72 0,74 0,75 0,76 311 0,45 0,51 0,56 0,60 0,63 0,68 0,71 0,73 0,75 0,76 000 0,44 0,50 0,54 0,59 0,62 0,66 0,69 0,71 0,73 0,74 HDK 475 c / Z D K 4 7 5 - ÍNDICE DO LOCAL K 0,60 0.80 1,00 1,25 1,50 2,00 2,50 3,00 4,00 5.00 HPL-N 250W REFLETÂNCIAS 751 0,34 0,42 0,48 0,54 0,58 0,63 0,67 0,70 0,72 0,74 731 0,29 0,36 0,43 0,48 0,53 0,59 0,64 0,66 0,70 0,72 711 0,25 0,32 0,38 0,44 0,49 0,56 0,61 0,64 0,68 0,70 551 0,34 0,41 0,47 0,52 0,56 0,62 0,65 0,68 0,71 0,72 531 0,28 0.36 0,42 0,48 0,52 0.58 0.62 0,65 0,69 0,71 511 0,25 0.32 0.38 0,44 0,49 0.55 0.60 0.63 0,67 0.69 331 0,28 0,35 0,41 0,47 0,51 0,57 0,61 0,64 0,67 0,69 311 000 0.25 0,23 0,32 0,30 0,38 0,36 0,44 0,42 0,48 0,46 0,55 0,53 0,59 0,57 0,62 0,60 0,66 0,64 0,68 0,66 LUMDÍOTÉCNICA 169 Tabela 5.5 (cont.) Coeficientes de Utilização H D K 4 7 5 C / Z D K 4 7 5 - ÍNDICE DO LOCAL K 0,60 0,80 1,00 1,25 t,50 2,00 2,50 3,00 4,00 5,00 SON 400W REFLETÂNCIAS 751 0,34 0,42 0,4S 0,54 0,58 0,64 0,6S 0,70 0,73 0,75 731 0.28 0.36 0,42 0,48 0,53 0,60 0,64 0,670,71 0.73 711 0,24 0,32 0,38 0,44 0,49 0,56 0,61 0,64 0,68 0,71 551 0,33 0,41 0,47 0,52 0,56 0,62 0,66 0,69 0,72 0,74 531 0,28 0,36 0,42 0,48 0,52 0,59 0,63 0,66 0,69 0,72 511 0,24 0,32 0,38 0,44 0,48 0,56 0,60 0,63 0,67 Ü,7Ü 331 0,28 0,35 0,41 0,47 0,51 0,58 0,62 0,65 0,68 0,70 311 0,24 0,31 0,37 0,43 0,48 0,55 0,59 0,63 0,66 o,6y 000 0,23 0,30 0,36 0,42 0,46 0,53 0,57 0,61 0,64 0,67 T C S 0 2 9 - D - 2 T L D 1 6 W ÍNDICE DO LOCAL K 0,60 0,80 1,00 1,25 ! ,50 2,00 2,50 3,00 4,00 5,00 REFLETÂNCIAS 751 0,27 0,33 0,37 0,41 0,45 0,49 0,52 0,54 0,56 0,58 731 0,33 0,28 0,33 0,37 0,41 0,46 0,49 0,51 0,54 0,56 711 0,20 0,25 0,30 0,34 0,38 0,43 0,47 0,49 0,52 0,54 551 0,26 0,32 0,36 0,40 0,43 0,48 0,50 0,52 0,55 0,56 53Í 0,22 0,28 0,32 0,37 0,40 0.45 0,48 0,50 0,53 0,55 511 0,19 0.25 0,29 0,34 0.37 0,42 0,46 0.48 0.51 0,53 331 0,22 0,27 0,32 0,36 0,39 0,44 0,47 0,49 0,52 0,53 311 000 0,19 0,18 0,24 0,23 0,29 0,27 0,33 0.32 0,37 0,35 0,42 0,40 0,45 0,43 0,47 0,46 0,50 0,48 0,52 0,50 F C S 0 2 9 - ÍNDICE DO LOCAL K 0,60 0,80 1,00 1,25 1,50 2,00 2,50 3,00 4,00 5,00 • 2 P L * 1 1 W REFLETÂNCIAS 751 0,30 0,36 0,41 0,45 0,48 0,52 0,55 0,57 0,59 0,60 731 0,26 0,32 0,37 0,41 0,44 0,49 0.52 0,55 0,57 0,59 711 0,23 0,29 0,33 0,38 0,42 0,47 0,50 0,53 0,55 0,57 551 0,29 0,35 0,40 0,44 0,47 0,51 0,54 0,55 0,58 0,59 531 0,26 0,31 0,36 0,40 0,44 0,48 0,51 0,54 0,56 0,57 511 0,23 0,29 0,33 0,38 0,41 0,46 0,50 0,52 0,55 0,56 331 0,25 0,31 0,36 0,40 0,43 0,48 0,51 0,53 0,55 0,56 311 0,23 0,28 0,33 0,37 0,41 0,46 0,49 0,51 0,54 0,55 000 0,22 0,27 0,32 0,36 0,39 0,44 0,48 0,50 0,52 0,54 T M S 500 ÍNDICE DO LOCAL K 0,60 0,80 1,00 1,25 1,50 2,00 2,50 3,00 4,00 5,00 - 1 T L 2 0 W REFLETÂNCIAS 751 0,31 0,38 0,44 0,50 0,54 0,61 0.65 0,68 0,72 0,75 731 0,24 0,31 0,37 0,43 0,47 0,54 0,59 0,63 0,68 0,71 711 0.19 0,26 0,31 0,37 0,42 0,49 0,54 0,58 0,64 0,68 551 0,28 0,35 0,40 0,45 0.49 0.55 0.59 0.62 0.66 0,68 531 0,22 0,28 0.34 0,39 0,43 0.50 0,54 0,58 0.62 0.65 511 0,18 0,24 0,29 0.34 0,38 0,45 0,5U 0,54 0,59 0,62 331 0,20 0,26 0,30 0,35 0,39 0,45 0,49 0,52 0,57 0,60 311 000 0,16 0,13 0,22 0,17 0,26 0,21 0,31 0,26 0,35 0,29 0.4Í 0,35 0,46 0,39 0,49 0,42 0,54 0,46 0,57 0,49 170 CAPíTULO CINCO Tabela 5.5 (cont.) Coeficientes de Utilização TMS 500 ÍNDICE DO LOCAL K 0,60 0,80 1,00 1,25 1,50 2,00 2,50 3,00 4,00 5,00 - 2 T L D 3 2 W REFLETÂNCIAS 751 0,33 0,40 0,46 0,52 0,57 0,64 0,68 0,71 0,76 0,79 731 0,26 0,33 0,39 0,45 0,50 0,57 0,62 0,66 0,71 0,75 711 0,21 0,27 0,33 0,39 0,44 0,52 0,57 0,62 0,67 0,71 551 0,30 0.37 0,42 0,47 0,52 0,58 0,62 0,65 0,69 0,72 531 0,24 0,30 0,36 0,41 0,46 0,52 0,57 0,61 0,66 0,69 511 0,19 0,25 0,31 0,36 0,41 0,48 0,53 0,57 0,62 0,66 331 0,22 0,28 0,33 0,38 0,42 0,48 0,52 0,56 0,50 0,63 311 0,18 0,23 0,28 0,33 0.38 0,44 0,49 0,52 0,57 0.61 000 0,14 0,19 0,23 0.28 0,31 0,37 0,42 0,45 0,49 0,52 T M S 500 d R N 500 - 1 T L D 1 6 W ÍNDICE DO LOCAL K 0,60 0,80 1,00 1,25 1,50 2,00 2,50 3,00 4,00 5,00 REFLETÂNCIAS 751 0,34 0,41 0,48 0,54 0,58 0,65 0,70 0,73 0,77 0,80 731 0,27 0,35 0,41 0,47 0,52 0,60 0,65 0,69 0,74 0,77 711 0,22 0,29 0,35 0,42 0,47 0,55 0,61 0,65 0,70 0,74 551 0,32 0,40 0,46 0,52 0,56 0,63 0,67 0,70 0,75 0,77 531 0,26 0 3 4 0.40 0,46 0.51 0,58 0,63 0.67 0,72 0.75 511 0,22 0,29 0,35 0,41 0,46 0,54 0,60 0.64 0.69 0,72 331 0,26 0,33 0,39 0,45 0,50 0,57 0,62 0,66 0,70 0,73 3!1 000 0,22 0.20 0,29 0,27 0,35 0,33 0,41 0,39 0,46 0,43 0,53 0,51 0,59 0,57 0,63 0,60 0,68 0,66 0,71 0,69 TMS 500 ^ K TMS 600 RA600 \ -rffes L TMS 500 d RA 500 - 1 TLD 32W ÍNDICE DO LOCAL K 0,60 0,80 1,00 1,25 1,50 2,00 2,50 3,00 4,00 5,00 REFLETÂNCIAS 751 0,44 0,52 0,59 0,64 0,69 0.75 0,79 0,81 0,84 0.86 731 0,38 0,46 0,53 0,59 0,64 0,71 0,75 0,78 0,82 0,84 711 0,34 0,42 0,49 0,55 0,60 0,67 0,72 0,76 0,80 0,82 551 0,43 0,51 0,57 0,63 0,67 0,73 0,77 0,79 0,82 0,84 531 0,38 0,46 0,52 0,58 0,63 0,70 0,74 0 ,7 / 0,80 0,82 511 0,34 0,42 0,49 0,55 0,59 0,67 0,71 0,75 0,79 0,81 331 0,38 0,45 0,52 0,58 0,62 0,69 0,73 0,76 0,79 0,81 311 0,34 0.42 0,48 0,54 0,59 0,66 0,71 0,74 0,78 0,80 000 0,33 0,40 0,46 0,52 0,57 0,64 0,69 0,72 0,75 0,77 T M S 500 ÍNDICE DO LOCAL K 0,60 0,80 1,00 1,25 1,50 2,00 2,50 3,00 4,00 5,00 - 2 T L D 1 6 W REFLETÂNCIAS 751 0,31 0,39 0,44 0,50 0,54 0,60 0,64 0,67 0,71 0,73 731 0,25 0,32 0,38 0,44 0,48 0,55 0,60 0,63 0,67 0,70 711 0,21 0,27 0,33 0,39 0,43 0,50 0,55 0,59 0,64 0,67 551 0,27 0,33 0,38 0.43 0,47 0,52 0,56 0,58 0,62 0,64 531 0.22 0.28 0.33 0,38 0,42 0,48 0.52 0,55 0,59 0.61 511 0.1S 0.24 0,29 0,34 0,3S 0,44 0,49 0.52 0,56 0,59 331 0,19 0,24 0,29 0,33 0,36 0,41 0,45 0,47 0,51 0,53 311 000 0,16 0,12 0,21 0,15 0,25 0,19 0,30 0,22 0,33 0,25 0,38 0,29 0,42 0,32 0,45 0,34 0,49 0,37 0.51 0,39 LUMINOTÉCNICA 171 Tabela 5.5 (cont.) Coeficientes de Utilização TMS 500 ÍNDICE D O LOCAL K 0,60 0,80 1,00 1,25 1,50 2,00 2,50 3,00 4,00 5,00 - 2 T L D 3 2 W REFLETÂNCIAS 751 0,31 0,38 0,44 0,49 0,53 0,59 0,63 0,66 0,69 0,72 731 0,25 0.32 0,37 0,43 0,47 0,54 0,58 0,62 0,66 0,69 711 0,20 0,27 0,32 0,38 0,43 0,50 0,54 0,58 0,63 0,66 551 0,27 0,33 0.3S 0,42 0,46 0,51 0,55 0,57 0,60 0,62 531 0,22 0,28 0,33 0,37 0,41 0,47 0,51 0,54 0,58 0,60 511 0,18 0,24 0,29 0,34 0,3/ 0,44 0,48 0,51 0,55 0,58 331 0,19 0,24 0,28 0,32 0,35 0,40 0,44 0,46 0,50 0,52 311 0,16 0,21 0,25 0,29 0,32 0,38 0,41 0,44 0,4 S 0,50 000 0,11 0,15 0,18 0,22 0,34 0,28 0,31 0,34 0,36 0,38 T M S 500 d R N SOO - 2 TLD 16W ÍNDICE D O LOCAL K 0,60 0,80 1,00 1,25 1,50 2,00 2,50 3,00 4,00 5,00 REFLETÂNCIAS 751 0,32 0,39 0,44 0,49 0,53 0,58 0,62 0,64 0,67 0,69 731 0,26 0,33 0,39 0,44 0,48 0,54 0,58 0,61 0,65 0,67 711 0,23 0,29 0,35 0,41 0,45 0,51 0,56 0,59 0,63 0,65 551 0,31 0,38 0,43 0.48 0,51 0,57 0,60 0,63 0,65 0,67 531 0,26 0.33 0.38 0,44 0,48 0,54 0,57 0,60 0,63 0.65 511 0.23 0.29 0,35 0.40 0,44 0,51 0,55 0,58 0,62 0,64 331 0,26 0,32 0.38 0,43 0,47 0,53 0,56 0,59 0,62 0,64 311 000 0,22 0,21 0,29 0,27 0,34 0,33 0,40 0,38 0,44 0,42 0,50 0,48 0,54 0,52 0,57 0,55 0,61 0,59 0,63 0,61 TMS 600 RA500 \ 0 TMS 500 d RN 500 - 2 T L 65W ÍNDICE D O LOCAL K 0,60 0,80 1,00 1,25 1,50 2,00 2,50 3,00 4,00 5,00 REFLETÂNCIAS 751 0,29 0,36 0,41 0,45 0,49 0,54 0,57 0,59 0.62 0,63 731 0,25 0,31 0,36 0.41 0,44 0.50 0,54 0,54 0,59 0,61 711 0,21 0,27 0.32 0,37 0,41 0,47 0,51 0,54 0,57 0.60 551 0,29 0,35 0,40 0.44 0,47 0,52 0,55 0,5 8 0.60 0.62 531 0,24 0,30 0,35 0.40 0,44 0,49 0,53 0,55 0,58 0,60 511 0,21 0,27 0,32 0,37 0.41 0,47 0,50 0,53 0,57 0,59 33 J 0,24 0,30 0,35 0,39 0,43 0,48 0,52 0.54 0,57 0,59 311 0,21 0,27 0.32 0,37 0,40 0.46 0,50 0,53 0,56 0.58 000 0,20 0,25 0,30 0,35 0,39 0,44 0,480,51 0,54 0,56 T C W 502 ÍNDICE D O LOCAL K 0,60 0,80 1,00 1,25 1,50 2,00 2,50 3,00 4,00 5,00 - 2 T L 4 0 W REFLETÂNCIAS 751 0,23 0,29 0,33 0,37 0,40 0,45 0,4S 0,51 0,53 0,55 731 0,19 0,24 0,28 0,32 0,36 0,4! 0.45 0,47 0,51 0.53 711 0,15 0,20 0,24 0,28 0,32 0,37 0,41 0,44 0,48 0,51 551 0,22 0,27 0,31 0,35 0,38 0.43 0,46 0.48 0,51 0,53 531 0.IS 0,33 0.27 0,3! 0,34 0.39 0.43 0,45 0,49 0.51 511 0.15 0,19 0.23 0.28 0,31 0.36 0.40 0,43 0,46 0.49 331 0,17 0,22 0,26 0,30 0,33 0,38 0,41 0,43 0,46 0,49 311 000 0,14 0,13 0,19 0,17 0,23 0,26 0,27 0,24 0.30 0,27 0,35 0,32 0,39 0,36 0,41 0,38 0,45 0,42 0.47 0,44 172 CAPíTULO CINCO Tabela 5.5 (cont.) Coeficientes cie Utilização TCH 751 TCH 751 ÍNDICE DO LOCAL K 0,60 0,80 1,00 1,25 1,50 2,00 2,50 3,00 4,00 5,00 - 2 T L 4 0 W REFLETÂNCIAS 751 0,27 0.33 0,37 0,42 0,46 0,51 0,55 0,57 0,60 0,62 731 0,21 0,27 0,32 0,37 0,41 0,46 0,56 ILM 0,57 0,60 711 0,17 0,23 0,28 0,32 0,36 0,43 0,47 0,50 0,54 0,57 551 0,26 0,31 0,36 0,40 0.44 0.49 0,52 0,55 0,58 0,60 531 0,21 0,26 0,31 0,35 0,39 0,45 0,49 0,51 0,55 0,58 511 0,17 0,22 0,27 0,32 0,35 0,41 0,46 0,49 0,53 0,55 331 0.20 0,25 0,30 0,34 0,38 0,43 0,47 0,50 0,53 0,56 311 0,17 0,22 0,26 0,31 0,35 0,40 0,44 0,47 0,51 0,54 000 0,15 0,20 0,24 0,29 0,32 0,38 0,42 0,44 0,48 0,51 T C H 751 ÍNDICE DO LOCAL K 0,60 0,80 1,00 1,25 1,50 2,00 2,50 3,00 4,00 5,00 - 4 T L 40W REFLETÂNCIAS 751 0,24 0,29 0,33 0,37 0,40 0,45 0,48 0,50 0,52 0,54 731 0,19 0,24 0,29 0,33 0,36 0,41 0,45 0,47 0,50 0,52 711 0,16 0,21 0,25 0,30 0,33 0,38 0,42 0,44 0,48 0,50 551 0,23 0,28 0,32 0,36 0,39 0,43 0,46 0,48 0,50 0,52 531 0,19 0,24 0.28 0.32 0,35 0,40 0.43 0,46 0,48 0,50 511 0.16 0.21 0,25 0.29 0,32 0.37 0,41 0.43 0,47 0,49 331 0,18 0.23 0,27 0,31 0,34 0,39 0,42 0,44 0,47 0,49 311 000 0,16 0,14 0,29 0,19 0,24 0,23 0,28 0,27 0,32 0,30 0,37 0,34 0,40 0,38 0,42 0,40 0,45 0,43 0,47 0,45 5.9.7 Determinação Aproximada da Refletância de Superfícies A) Condições para Leitura do Fotômetro Papel branco fosco encostado à superfície Fotômeíro afastado 7,5 cm da superfície e com a célula voltada para a parede B) Etapas para Determinação da Refletância 1S Etapa - leitura feita com o papei branco fosco. Exemplo: 100 lux. 2- Etapa - leitura feita retirando-se o papel branco fosco. Exemplo: 40 lux. 3â Etapa - determinação da refletância da superfície. 40 x 0,75 = 0,30 ou 30% NOTA: a refletância aproximada de um papel branco fosco é de 75%. (Cortesia da GE do Brasil S/A.) EXEMPLO Desejamos iluminar eletncamente uma oficina de 10,50 X 42 metros, pé-direito 4,60 m. A oficina destina-se à inspeção de aparelhos de TV, operação esta realizada em mesas de 1,0 m. Desejamos usar lâmpadas fluorescentes em luminárias industriais, com 4 lâmpadas de 32 watts — 120 volts cada. LUM1NOTÉCNICA 173 i.°) Iluminância: 1 000 lux (requisitos especiais) 2.°) Luminária escolhida: industrial, com 4 lâmpadas de 32 watts (TMS 500 c/RA 500 - Tabela 5.2K) 3.°) índice do locai: 3 Obs.: Admitindo a montagem das luminárias a 2,80 m acima das mesas, temos que pendurá-las a 0,8 m do teto. 4.°) Refletância: 731 (teto branco e paredes e pisos escuros) 5.°) Coeficiente de utilização: 0,78 6.°) Fator de depreciação: 0,70 , 10,50 X 42 X 1 000 d> = = 807.692 lume 0,70 X 0,78 Usando lâmpadas de 32 W com fluxo luminoso de 2 950 lumens (Tabela 5.3) 9 = 4 X 2 950 = 11 800 lumens por luminária 807.692 n = 11 800 Ver a disposição dos aparelhos na Fig. 5.24. 70 luminárias i Ê ' > \ W \ i N 1,40 <• , 2,80 ' ' / í ( \ 42,0 -/ Fig. 5.24 Disposição dos aparelhos: 14 carreiras. Verificação do espaçamento entre luminárias: Pela Fig. 5.23, para iluminação direta, o espaçamento máximo entre as luminárias será 0,9 da distância da luminária ao piso, ou seja: 0,9 X 3,60 = 3,24 m H 5.10 MÉTODO DAS CAVIDADES ZONAIS Este método de cálculo de iluminação de interiores se baseia na "teoria de transferência de fluxo" e só se justifica quando aplicado a instalações de alto padrão técnico, em que é exigida maior precisão de cálculos. Esta teoria estabelece que, se uma superfície A emite ou reflete um fluxo de modo completamente difuso, parte deste fluxo é recebida por uma superfície B. A peicentagem do fluxo total emitido por A que é recebido por B é chamada/ator deforma de B em relação a A. Um recinto a iluminar é constituído por paredes, teto e chão, que atuam como superfícies refletoras do fluxo emitido pela fonte luminosa; estas superfícies rece- bem o nome de cavidades zonais. Pelo método dos lumens, vimos, no Item 5.9.6, que, se desejarmos o nível de iluminância média inicial, ou seja, considerando o coeficiente de manutenção unitário, teremos: E = 0 X u d) 174 CAPíTULO CINCO A iluminância mantida é obtida ao longo do funcionamento normal da instalação e por meio da expressão: E = 0 x u X FPL _ (2) onde: E = iluminamento em lux; (p = fluxo total em lumens; // = coeficiente de utilização; FPL = fator de perdas de luz (método das cavidades zonais); S = área do recinto em metros quadrados. Pelo método das cavidades zonais, vamos determinar o coeficiente de utilização e o fator de perdas de luz de forma mais precisa, reduzindo ao mínimo as aproximações de cálculo muitas vezes grosseiras. Neste método são consideradas três cavidades: - cavidade do teto CT; - cavidade do recinto CR; - cavidade do chão CC. Estas cavidades estão apresentadas na Fig. 5.25. — — — 1 — — [—• — - ' J " f Cavidade do teto Plano das luminárias ftfl Cavidade do recinto Plano de ^S~~ trabalho Cavidade liC do cháo Fig. 5.25 Método das cavidades zonais. De forma semelhante, para a determinação do índice do local no método dos lumens relacionam-se as dimensões das cavidades às do recinto, resultando a "razão da cavidade", expressa da seguinte forma: RCR = 5hR(C+L) CXL onde: RCR = razão de cavidade d o recinto; hR = altura da cavidade do recinto em metros; C = comprimento do recinto em metros; L = largura do recinto em metros. Para a cavidade do teto, a expressão será: RCT= 5hT(C+L) CXL onde: hT = altura da cavidade do teto em metros. Para a cavidade do chão, temos: Rcc^hc(C+L) CXL LUMINOTÉCNlCA 175 onde: hc = altura da cavidade do chão em metros. Se o recinto tiver forma irregular, as expressões anteriores passarão a ser: _ 2,5 X (altura da cavidade) X (perímetro da cavidade) área da cavidade - base aplicável à cavidade do teto, do recinto e do chão. De posse dessas fórmulas, pode-se organizar a Tabela 5.3, que fornece a "razão de cavidade" (RC) em função das dimensões do recinto e da cavidade considerada. Refletância eficaz na cavidade A Tabela 5.7 fornece meios para se converter a combinação da refletância da parede e teto ou da parede e chão para a simples refletância eficaz da cavidade do teto pCT ou refletância eficaz da cavidade do chão pcc. Os valores fornecidos na tabela são os valores iniciais, pois serão adicionados coeficientes que compen- sarão a diminuição da refletância em relação ao tempo, devido ao acúmulo da sujeira. Quando a luminária é montada diretamente no teto (tipo plafonier), a cavidade do teto é nula, ou seja, RCT = 0. Nesse caso, a refletância pode ser usada como pCT. Coeficiente de utilização da luminária O coeficiente de utilização representa a quantidade de luz que é absorvida até chegar ao plano de trabalho. Cada luminária terá um coeficiente de utilização específico; a Tabela 5.8, extraída do IES Lighting Handbook, fornece exemplos para alguns tipos de luminárias. Nos projetos devem ser utilizadosdados fornecidos pelos fabricantes. A Tabela 5.8 foi elaborada paia aplicação do método das cavidades zonais, considerando-se uma refletância eficaz da cavidade do chão de 20%, ou seja, pcc = 20%. Se forem usados outros valores para pcc, o coeficiente de utilização deverá ser corrigido de acordo com a Tabela 5.9, porém, na prática, a correção é quase desprezível. Na Tabela 5.8 vemos a curva de distribuição dos lumens de cada luminária e também o espaçamento máximo entre as luminárias em relação à altura de montagem sobre o plano de trabalho. No método dos lumens, obtêm-se resultados satisfatórios quando o ambiente está livre de obstáculos, como móveis, cortinas etc, que causam absorção do fluxo luminoso. Consideram-se aceitáveis as instalações quando a relação entre os ilumimunentos máximos e mínimos não difere mais do que 15% do valor médio encontrado. No método das cavidades zonais, as obstruções nas cavidades do teto ou do chão são levadas em conside- ração na obtenção da refletância eficaz da cavidade. Fator de perdas de luz (FPL) Como vimos na fórmula (2), há um fator pelo qual é multiplicado o fluxo das luminárias e que agrupa as diversas perdas que ocorrem durante o funcionamento da instalação. Estas perdas são computadas como fatores parciais, e o produto desses fatores fornece o FPL. Estes fatores parciais considerados no método das cavi- dades zonais são os seguintes: 1) temperatura ambiente (TA) — a temperatura pode afetar o fluxo luminoso de algumas luminárias, em especial as luminárias fluorescentes. Para termos certeza de que a temperatura não afetará a efi- ciência da luminária, é preciso que se conheçam os dados do fabricante quanto às temperaturas extre- mas de utilização. As lâmpadas incandescentes ou de descarga de alta intensidade são pouco influen- ciadas pela temperatura, por isso, pode-se considerar o fator igual a 1; 2) tensão de serviço (VS) — a tensão elétrica aplicada ao reator deve estar de acordo com os dados for- necidos pelo fabricante, caso contrário poderá haver diminuição no fluxo da luminária, além de ou- tros problemas. Para as lâmpadas incandescentes, pode-se dizer que a variação de 1% na tensão re- presenta 3% na variação do fluxo; para as fluorescentes, 2,5% de variação da tensão do primário do reator representam 1 % de variação no fluxo; 3) fator do reator (FR) — o reator a ser especificado para a luminária deve estar de acordo com os da- dos do fabricante, que baseia as curvas fotométricas segundo o conjunto reator-lâmpada-luminária. Caso contrário, poderá haver diminuição de fluxo de saída; 4) fator de depreciação da superfície da luminária (FSL) — as luminárias, durante a sua vida útil, sofrem modificações na pintura das superfícies refletoras, reduzindo o fluxo luminoso. Vidro, porcelana ou ligas de alumínio têm o fator de depreciação de superfície desprezível ao longo do tempo, pois uma simples limpeza poderá restabelecer a capacidade refletora perdida. Estes fatores são de avaliação difícil; o Tabela 5 .6 Método das Cavidades Zonais - DimensJ •à. Largurí 8 5es do Recinto ! Comprimento 1,0 8 10 l l l l l l 141,•':,! "' 20 30 40 1,2 1.1 1,0 0,9 0,8 0.7 1,5 1,9 1,7 1.5 ' 1.3 1,2 1,1 2,0 25 2 2 2,0 ; 1,7 1.6 :: 1.5 2 5 3,1 2.8 2,5 2,2 : 2.0 1,9 - Razões de Cavidade 3,0 3 7 3,4 3,0 2.6 2,4 : 2,3 '• 3,5 4,4 3,9 3,4 3,1 2,8 i 2.6 4,0 5,0 5,0 6,2 4,5 5,6 3.9 4,9 3,5 4.4 3.2 4.0 3.0 3.7 WÊSÊÊÊsm Altura da Cavidade 6,0 7 5 6.7 5.9 5,2 4 7 4,5 7,0 8,8 7,9 6,9 6,1 5,5 5.3 : 8 9 10,0 11,2 9,0 10,1 7,8 8,8 . 7,0 7.9 6.3 7,1 5.9 6.5 10 12,5 11.3 9,7 8.8 7,9 7,4 : 11 12,4 10,7 9.6 8.7 8.1. 12 11.7 10,5 9,5 8,8 14 | 12,2 11.0 10,3 16 _ „ _ . ~ •. 11.8 J20 25 30-^ _ *. _ _ | _ _ _ _ _. 10 14 20 30 40 60 16: 24 36: 50 70 20 30 AO 60 90 :i,o 0,9 0.7 0,7'- 0.6 . 0.6 0,8 ; 0,7 0,6 0.6 0.5 0.5 0,7 } D,6 0,5 Í0,5 Í0,4 0,4 1.5 1,3 1.1 1,0 0,9 0.9 1,2 1,1 0,9 0,8 0,8 0,7 1,1 0,9 0,8 ' 0,7 . 0,7 0,6 : 2,0 1,7 1,5 1.3 1,2 1.2 1,7 1.5 1,2 1,1 1.0 1.0 1,4 1,2 1.0 1,0 0,9 0,8 2,5 2,1 1.9 1,7 1.6 1,5 2,1 : 1,8 1.6 1.4 1,3 1.2 1,8 Í,5 1,3 1,2 1,1 1,0 3.0 2,6 2,3 2,0 • 1,9 . 1,7 : 2.5 2,2 1,9 1,7 1,5 1,5 ! 2,1 1,8 1,6 1,4 ' 1,3 1.2 3,5 3,0 2,6 2,3 2 2 ío 2.9 2,5 2,2 1,9 1,8 .1.7 2,5 2,1 1,8 1,7 1,5 1,4 4,0 3,4 3.0 2,7 2,5 2,3 3.3 2.9 2,5 2,2 2,\ 2,0 2,9 2,4 2,1 1,9 1,8 1,6. 5,0 4,3 3,7 3,3.. 3,1 2,9 4,2 ' 3J5 3,1 2,8 2.6 2,4 3,6 3,0 2,6 2,4, 22 ' 23 6,0 5,1 4.5 4,0 3:7' ; 3,5 5,0 : 4,4 3,7 3,3 3,1 2,9 4,3 3,6 3,1 2,9 2,6 2,5 7,0 6.0 5,3 4,7 4,4 4,1 5,8 5,1 4,4 3,9 3,6 3,4 5,0 4,2 3,7 3,3 . 3,1 2,9 8,0 6,9 6,0 5,3 '"•5,ó: 4,7 6,7 5,8 5,0 4.4 4,1 3,9 '•5,7 "4,9 4,2 3,8 3,5 3,3' 9.0 7,8 6,8 6,0 5,6 5,3 7,5 6,5 5.6 5,0 4.6 4,4 6,4 ! 5,5 4,7 4,3 3,9 3,7 10,0 8.6 7,5 6.6 6,2 5.9 8,4 : 7.2 6.2 5,5 5,1 4,9 7,1 6,1 5,2 4.7 4,4 4,1 11,0 9.5 8,3 7,3 6,9 6,5 9,2 8,0 6,9 6.0 5,6 5.4 7i8"'.; 6,7 5,8 5,2 4,8 4,5 12.0 10,4 9.0 1 8,0 ; : 7,5 7.1 10,0 8,7 7,5 6,6 6,2 5,8 8,5 7,3 6,3 5,7 5,2 5,0 ™ 12,0 10,5 9,4 : 8,7 8.2 11.7 10.2 8,7 7,8 7,2 6,8 10,0 ; 8.6 7,3 6,7 6,1 5,8 • _.. 12,0 10,6 10,0 9.-1 11.6 10,0 8.8 8,2 7.8 11,4 9,8 8,4 7,6 7,0 6,6 1 - - - '12,5 . 11,7 _ 12,5 11,0 10.2 9,7 12,3 10.5 9,5' 8,8 8,3 - _ - _ . ~ - - . m _. 12,2 _ §f~. 11,9 10,9 10,3 (continua) Tabela 5 .6 (cont.) Método das Cavidades Zonais — Razões de Cavidade Dimensões do Recinto Largura Comprimento 1,0 1,5 2,0 17 24 50 80 24 32! 50 : 70: 100 100 0,6 0,5 0,4 0,4 0.4 20 120 20 30 45 60 90 150 0,3 0,5 - 0.4 0,4 0,3 0.3 0.3: 0,41 0,4: 0,3 0.3 : 0.3 0,2 0,9 0,7 0,7 0,6 0.5 0,5 0.7 0,6 0.5 0,5 0.5 0,4 0.6 0.5 0.5 0,4 0,4 .0,4 1,0 0,9 0,8 0.7 0,7 1.0. 0,8 0.7 0,7 0.6 0,6 0,8 0,7 0,6 0,6 0,5 0.5 2,5. 1,5 1.0 0.9 0,8 1.2 1,0 0,9 0,8 0.8 0,7 1,0 0.9 0,8 0.7 0,6 0,6 1,8 1,5 1,3 1.2 1,1 1,0 1.5 1.2 Kl 1,0 0.9 0,8 1,2 1.1 0,9 0.8 0,8 0,7 Altura da Cavidade 3,0 3,5 4,0 5,0 6,0 7,0 2,1 1,7 1,5 1,4 1.2 1,2 1.7 15 1,3 1,2 1.1 1,0 1,5 1,3 1,1 1.0 0,9 0,8 2"3 2,0 1,7 1,6 1,4 1,3 2,0 1,7 1,4 1,3 . 1,2: i.,7- 1,5 1,2 : 1.1 1,0 1,0 2,9 2 5 2,2 2S) 1.8 1.7 3,0 2,6 2,4 2,1 2,0 4,1 3,5 3,1 2,8 2,5 2.3 2,5: 2,1 1,8 1,7 1,5 1,4 2,1 1,8 1,5 1,4 1,3 1,2. 3.0 25 2,2\ 2*0 1,8 1,7^ 2.5 2.2 i3 1,7 1,6 1,4 3,5 2,9 2.5 2,3 2,1 2,0; 2,9 2.6 2 2 2̂ 0 1,8 1,7 4,0 3,5 3,1 2.9 2,7 4,0 3,3 2,9 2,7 2,4 3,3 2,9 2,5 2,2 2X- 1,9 4,5 3,9 3,5 3,3 3,0 4,5; 3.7 3.3 3,0 2,7: 2.6 3,7. 3,3 2,8 2,5 2,4 2 l 10 5,9 5,0 4,4 3,9 3,6 3.4 5.0 4,1 3.6 3,4 3.0 2.9 4,1 3,6 3,1 2,8 2,6 2,4 11 6,5 5 5 4,8 4.3 4,0 3,7 5.5 4,5 4.0 •3,7 3.3 3,2 4,5 4,0 3,4 3,0 2,9 2,6 12 7,0 6,0 5,2 4,5 4,3 4,0 6.0 4,9 4,3 W: 3,6 3,4 .5,0; 4,3 3,7 3.3 3,1 2.8 14 16 8.2 7,0 6,1 5,4 5,1 4,7 7.0 5,8 5,1 4,7 4,2 4tÕ 5,8 5,1 4,4 3.8 3,7 3,3 9,4 8,0 7,0 6,2 5.8 5,4 8.0 6.6 5,8 4,8 4.6 <6,7: 5,8 5,0 4,4 4,2 3,8 20 1.0.0 8.7 7,7 7,2 6.7 10,0 8,2. 7,2 •&7- 6.0 5,7 8,2 7.2 6,2 5,5 5,2 4,7 12,5 10,9 9,7 9,0 [0.3 9,0^ 7,8 6.9 6,5 5,9 11,6 10,9 8,4 12,5 10,3 9,1 8,4 : 7,5 : 7,2 10,3 _ 12,4 10,9 : 10,1 9.0 8.6 12,4 11.0: 9,4> 8,2: 7,9: 7,1 30 30 45 60 90 150 200 0.3 0,3 0,3 0,2 0,2 0.2 0,5 0,4 0,4 0,3 0,3 0,3 0.7 0,6 0,5 0,4 0,4
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