PROJETO LUMINOTÉCNICO

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DO RIO GRANDE DO SUL
UNIDADE UNIVERSITÁRIA EM NOVO HAMBURGO
CURSO SUPERIOR DE ENGENHARIA EM ENERGIA
	
ARTHUR GEREMIA
BRUNA BONEBERG
ILUMINAÇÃO
Projeto Luminotécnico
Novo Hamburgo
 2015
SUMÁRIO
31. INTRODUÇÃO	
2. METODOLOGIA	3
3. OBJETIVOS E OS EFEITOS DA ILUMINAÇÃO	4
4. DESCRIÇÃO DO AMBIENTE	5
5. PROJETO DE LUMINOTÉCNICA – MÉTODO DOS LUMENS	6
5.1 ETAPA 1: CALCÚLO DO ÍNDICE DO LOCAL	6
5.2 ETAPA 2: DEFINIR LUMINÁRIA E LÂMPADAS	7
5.3 ETAPA 3: FATORES DE INFLUÊNCIA NA QUALIDADE DA ILUMINAÇÃO	5
5.4 ETAPA 4: CÁLCULO DA ILUMINAÇÃO GERAL	5
5.5 ETAPA 5: DETERMINAÇÃO DO FATOR DE DEPRECIAÇÃO	6
5.6 ETAPA 6: DETERMINAR O NÚMERO DE LUMINÁRIAS	7
5.7 ETAPA 7: AVALIAÇÃO DO CONSUMO	8
5.8 ETAPA 8: DIMENSIONAMENTO DAS LUMINARIAS	8
6. SITUAÇÃO ATUAL	9
7. CÁLCULO DE RENTABILIDADE	11
8. CONCLUSÃO	12
REFERÊNCIAS	13
ANEXO I – CÁLCULOS DE DIMENSIONAMENTO	14
ANEXO II – CÁLCULO DE DESPESA E MANUTENÇÃO	16
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1. INTRODUÇÃO
O método dos lumens ou método dos fluxos, baseia-se na teoria de transferência de fluxo e é, basicamente, um método simples de radiosidade que foi desenvolvido para cálculos rápidos manuais. Com o emprego do método dos lumens, obtém-se informações referentes à iluminação geral distribuída, para um plano de trabalho horizontal, que ocupa toda a área do ambiente.
O presente trabalho irá abordar os cálculos de iluminação geral de uma sala de estudos da unidade Novo Hamburgo da Universidade Estadual do Rio Grande do Sul utilizando as lâmpadas e reatores da marca GE Lighting.
2. METODOLOGIA
		O método utilizado foi método dos Lumens ou do fluxo luminoso. Os seguintes passos foram realizados:
Determinação dos objetivos da iluminação e dos efeitos que se pretende alcançar;
Levantamento das dimensões físicas do local, layout, materiais utilizados e características da rede elétrica no local;
Análise dos Fatores de Influência na Qualidade da Iluminação;
Cálculo da iluminação geral (Método das Eficiências);
Adequação dos resultados ao projeto;
Dimensionamento das luminárias;
Comparação com dados medidos em aula, usando um luximetro e uma trena digital;
Avaliação Econômica da Operação.
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3. OBJETIVOS E OS EFEITOS DA ILUMINAÇÃO
Local: Sala de Aula 211 (Figura 1).
Figura 1.
Atividades a serem desenvolvidas no local:
Trabalhos normais (leitura, escrita, datilografia, etc...);
Operação de microcomputadores. 
Objetivos da iluminação:
Proporcionar boas condições de estudo;
Evitar reflexo no quadro/video procurando conforto visual;
Evitar alto consumo de energia.
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4. DESCRIÇÃO DO AMBIENTE
Dimensões físicas do recinto:
Comprimento: 8,62 m;
Largura: 5,94 m;
Pé-direito: 3,5 m (valor assumido);
Pe-direiro util: (3,5 - 0,75) = 2,75 m;
Altura do plano (mesas): 0,75 conforme NR 17.
Materiais De Construção/Equipamentos:
Teto: pintado cor bege;
Paredes: três paredes pintadas/ cor bege, uma parede com janelas grandes;
Piso: tablado cor escura;
Mobiliario: mesas cor/ verde claro.
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5. PROJETO DE LUMINOTÉCNICA – MÉTODO DOS LUMENS
5.1 ETAPA 1: CALCÚLO DO ÍNDICE DO LOCAL
Conforme Manual da Osram, o indice do recinto direto pode ser obtido através da equação. Onde h, seria o pé-direito util, a comprimento e b largura, conforme Figura 2. E o indice indireto foi obtido atravês da equação 2.
 Equação 1
 Equação 2
Considerando, h = 4,45 – 0,75 (plano de trabalho) – 0,83 (luminaria sobreposta) = 2,87 m. 
Figura 2. Representação do Pé direito util.
Apartir desse valor de pé direito util, calculou-se o indice do local, foi encontrado o valor de 1,23. Já para o indice do local indireto, usando a distancia entre o teto e o plano de trabalho, o resultado encontrado foi 0.95.
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5.2 ETAPA 2: DEFINIR LUMINÁRIA E LÂMPADAS
Escolha das lâmpadas
Figura 3. Lâmpadas LFL T8 GE Lighting
Tabela 1. Caracteristicas da Lâmpadas Lineares de 32W. Fonte: GE Lighting.
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Modelo Escolhido: F32W/T8/SSP50;
Fluxo Luminoso: 2700 lm;
Temperatura da cor: 5000K;
IRC: >80.
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Escolha do Reator eletrônico para lâmpada fluorescente lineares T8
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Modelo: 15961 – T8 R6 BIVOLT 2X32W;
Tensão de entrada: 127 V / 220 V;
Potência: 2x32W = 64W;
Fator de Potência: 0.97;
Fator de Fluxo: 1.00;
Distorção Harmônica Total (DTH): <10% / <20%.
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Escolha da Luminária
Modelo: Philips Megalux TCS 912 C5 – Sobreposta;
02 x TLDRS-32W;
C5 é refletor parabólico brilhante e aletas parabólicas brilhantes;
Altura: 0,83 m.
Figura 4. Luminária Escolhida
	
	
	
	
Figura 5. Caracteristicas da Luminária.
	
	
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5.3 ETAPA 3: FATORES DE INFLUÊNCIA NA QUALIDADE DA ILUMINAÇÃO
Nivel de Luminância Adequado
A norma NBR 5413/92 estabelece um procedimento para escolha de iluminância constante conforme a Tabela 8.19. Nesta tabela é apresentado valores de iluminãncia para classe A, B e C de tarefas visuais mais comuns. 
Conforme a NBR 5413/92, para tarefas com requisitos visuais normais, trabalho médio de maquinária e escritórios, pode variar entre 500, 750 e 1000 lux.
	Conforme Tabela 8.20 da NBR 5413/9, o Peso P para:
P1: Idade dos ocupantes menores de 40 anos (-1);
P2:Considerada sem importância (-1); e 
P3: Refletãncia do fundo da tarefa onde se desenvolve a tarefa entre 30 a 70% (0), considerando verde claro, conforme apresentado na Tabela 8.24 da norma NBR5413/92.
Soma-se os valores P = P1 + P2 + P3 = - 1 + -1 + 0 = -2.
Ainda, como o valor é -2, poderiamos usar o baixo valor de iluminância, no entanto há refletâncias e contrastes altos, e a tarefa não será ocasionalmente, pois o local é uma sala de aula, logo há tarefas diariamente, conform NBR5413, podemos optar pelo valor médio 750 lux. Logo iremos comparar os dados para os dois 500 e 750 lux.
5.4 ETAPA 4: CÁLCULO DA ILUMINAÇÃO GERAL
Para o cálculo do fator de utilização FU, pode-se obtido pela equação abaixo:
, Equação 3.
No entanto, determinados catálagos apresentam tabela para o FU direto para suas luminárias. Pois os valores nelas encontrados não precisam ser multiplados pela eficiência da luminária, uma vez que cada tabela é especifica para a luminária e já considera a sua perda na emissão do fluxo luminoso.
Tabela. 2 Fator de utilização da luminaria Philils
Considerando os valores conforme Tabela 2, as refletâncias definidas foram de 70% para o teto, 50% para a parede e 10% para o piso. Interpolando para k (direto)= 1.23, encontrou-se para o valor do fator de utlização 0.4868.
Tabela. 3. Os fatores de reflexão ou refletâncias. Fonte: (CREDER, 2007).
5.5 ETAPA 5: DETERMINAÇÃO DO FATOR DE DEPRECIAÇÃO
Com o tempo, paredes e tetos ficarão sujos, os equipamentos de iluminação acumularão poeira e as lâmpadas fornecerão menor quantidade de luz. Conforme os apresentado pela NBR 8995:2013, podemos adotar 1,25 para manutenção de escritorios e afins.
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5.6 ETAPA 6: DETERMINAR O NÚMERO DE LUMINÁRIAS
Fluxo Luminoso da Luminária
O valor encontrado para o fluxo luminoso de cada luminaria foi 5000 lm. Determinou-se um fluxo luminoso de cada luminária, utilizando a equação 4: 
 , Equação 4.
Onde, 
Φnom é fluxo luminoso nominal da lâmpada utilizada, Φnom é 2500 lm;
Nlâmpadas é o número das lâmpadas existentes em cada luminária, Nlâmpadas é 2;
FR é o fator de fluxo luminoso, também chamado de BF, neste caso considerado 1 pelo fabricante;
Número de Luminárias
Determinou-se um fluxo luminoso de cada luminária, utilizando a equação 4. 
 , Equação 5.
Onde, 
Φlumin é fluxo luminoso da luminária;
Fu é o fator de utilização, neste caso é 0.5464;
Fd é o fator de depreciação, neste caso é 1.25;
E é a iluminancia em lux, neste caso usamos caso 1 (500 lux) e caso 2 (750 lux);
A é a area A=a.b, A = 51.20 m2.
O valorencontrado para 500 lux foi obtido 10.8, neste caso optou-se por 12 unidades de luminarias para uma distribuição mais homogênea. Já para 750 lux foi obtido 16.3, neste caso considerou 18 luminarias. 
Ainda o iluminância média obtida foi 864 lux para 12 luminárias e 1297 lux para 18 luminárias, apartir da seguinte equação:
Emed = (z.N.ϕ.Fu..Fd. BF)/(A), Equação 6
Onde, 
Φ é fluxo luminoso das lâmpadas;
Fu é o fator de utilização, neste caso é 0.5464;
Fd é o fator de depreciação, neste caso é 1.25;
BF é o fator de fluxo luminoso, neste caso considerado 1 pelo fabricante;
z é o numero de lampadas por luminária;
N é o de luminárias para cada caso.
A é a area A=a.b, A = 51.20 m2.
5.7 ETAPA 7: AVALIAÇÃO DO CONSUMO
Apartir desse momento, considerou-se apenas para 500 lux. Nesta etapa, considerou a potencial total instalada 0.77 kW. Assim como a densidade da potência encontrada foi 15 w/m2 e a densidade da potência relativa 1.87 w/m2 para 100 lux. As fórmulas utlizadas poderão ser encontradas no Anexo.
5.8 ETAPA 8: DIMENSIONAMENTO DAS LUMINARIAS
	As luminárias foram dimensionadas de acordo com a Figura 6.
Figura 6. Projeto da Sala 211.
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6. SITUAÇÃO ATUAL
	Em uma breve avaliação da situação atual, ao calcular a média dos pontos mostrados na figura acima, foi obtido aproximadamente 200 lux. Podemos concluir, que a iluminação da sala de aula necessita de alterações no projeto. Neste caso, evitando gastos desnecesasrios, podesse pesquisar qual os tipos de lâmpadas usadas e reator, e procurar similares no mercado com um fluxo luminosos maior gerando consequentemente, uma iluminância média maior que 200 lux. 
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7. CÁLCULO DE RENTABILIDADE
Foi avaliado o custo de rentabilidade do projeto considerando o Anexo II deste trabalho. No caso 1, o custo total de materiais ficou avaliado em R$ 5.214,80, já no segundo caso avaliado por este trabalho o valor de implementação do projeto seria de R$ 6.624,00 reais.
Em ambos os casos foi considerado um padrão de utilização de 15 horas diárias, ou seja, 5 horas para cada período de utilização. A vida útil das lâmpadas foram avaliadas em 20.000 horas e os reatores apresentam-se com vida útil de 50.000 horas. Com estes dados foi possível calcular o valor anual de cada objeto, desconsiderando-se o valor do dinheiro no tempo. Sendo assim, o valor de manutenção do caso 1 foi avaliado em R$ 197,15 e o caso dois ficou avaliado em R$ 295,73.
No caso 1 as lâmpadas e o reator gastam 10,5 kWh/dia, sendo que no caso 2 este valor é na ordem de 15,9. O valor da energia elétrica, acrescida de impostos, é igual a 0,86 R$/kwh. Em um ano, a sala dimensionada para o caso número 1 gasta R$ 3.801,60 para manter-se em funcionamento, já no caso 2, é gasto R$ 5.724,00. 
Totalizando os valores, o gasto total anual do sistema de caso 1 é R$ 3.998,75 e no caso 2 é R$ 6.019,73. Contudo, foi avaliado que o caso 1 configura-se um melhor custo-benefício, se considerarmos que o caso 2 seria necessário apenas para aulas que exijam alta incidência luminosa, por exemplo aulas de desenho técnico, o que não ocorre com frequência nesta sala de aula.
8. CONCLUSÃO
Neste trabalho foi realizado dois dimensionamentos luminotécnicos para uma mesma sala, o caso 1 avaliava a incidência luminosa de 500 lux, que seria para a utilização norma de uma sala de aula, já no caso 2, com 750 lux, seria utilizado para realização de aulas com realização de tarefas com alto detalhamento. 
Para a realização do dimensionamento foi escolhida uma lâmpada da fabricante GE modelo F32W/T8/SSP50, com 2700 lm, um reator eletrônico modelo 15961 – T8 R6 BIVOLT 2X32W, e por fim uma luminária modelo Philips Megalux TCS 912 C5 – Sobreposta. Para o caso 1 foi necessário 22 lâmpadas e 12 luminárias, já no caso 2 foi necessário 33 lâmpadas e 18 luminárias. Ambos os casos as luminárias devem ser distribuídas uniformemente pela sala de aula.
Observou-se uma diferença de R$ 2.020,98 entre o caso 1, o mais barato, e o caso 2. Comparando os casos, é indicado que a escola possua um número mínimo de salas de aula do caso 2, pois este gasta aproximadamente 50% a mais que uma sala convencional do caso 1.
Para obter uma melhor eficiência energética, recomenda-se realizar uma nova versão deste trabalho utilizando lâmpadas com menor consumo energético e maior durabilidade, já existentes no mercado, como por exemplo as lâmpadas de LED. 
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REFERÊNCIAS
ABALUX. Web Page. Disponível em :http://www.abaluxiluminacao.com.br/abalux.php/pt/catalogo/produto/51.html. Acessado em 30 de Outubro de 2015.
CATALOGO PHILIPS. Disponivel em: <http://www.multiluzbh.com.br/philips/philips_catalogo_geral_luminaria.pdf> Acessado em 31 de Outubro de 2015.
CREDER, H. (2007) Instalações Elétricas. Rio de Janeiro. LTC. 15 ed.
UFRGS. Método Dos Lumens. Professor Luiz Fernando Gonçalves. Disponivel em: http://www.lapsi.eletro.ufrgs.br/~luizfg/disciplinas_IEPrediais_arquivos/ENG04482_aula_06.pdf. Acessado em 31 de Outubro de 2015.
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ANEXO I – CÁLCULOS DE DIMENSIONAMENTO
	Empresa:
	BRUNA E ARTHUR
	Obra:
	UERGS - SALA DE AULA
	Recinto:
	SALA 211
	Atividade:
	Sala de Aula
	Data:
	11/09/15
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	 CASO 1 
	 CASO 2 
	Descrição do Ambiente
	01
	Comprimeto
	 
	m
	 8,62 
	 8,62 
	
	02
	Largura
	 
	m
	 5,94 
	 5,94 
	
	03
	Área
	 
	m2
	 51,20 
	 51,20 
	
	04
	Pé-direito
	 
	m
	 4,45 
	 4,45 
	
	a
	luminaria sobreposta
	h3
	m
	 0,83 
	 0,83 
	
	b
	distancia do plano até o piso
	h2
	m
	 0,75 
	 0,75 
	
	c
	distancia teto e plano de trabalho
	d
	m
	 3,70 
	 3,70 
	
	05
	Pé-direito util
	hutil = h - h2 - h3
	m
	 2,87 
	 2,87 
	
	06
	Indice do Recinto (K) direto
	K=(a.b)/(h.(a+b))
	 
	 1,23 
	 1,23 
	
	06
	Indice do Recinto (K) indireto
	K=3*(a.b)/2*(h2.(a+b))
	 
	 0,95 
	 0,95 
	
	07
	Fator de Depreciação
	Fd
	%
	 1,25 
	 1,25 
	
	08
	Coeficiênte de Reflexão: Teto
	 
	%
	 0,70 
	 0,70 
	
	09
	Coeficiênte de Reflexão: Paredes 
	 
	%
	 0,50 
	 0,50 
	
	10
	Coeficiênte de Reflexão: Piso
	 
	%
	 0,10 
	 0,10 
	
	
	
	
	
	
	
	Caract da iluminação
	11
	Iluminância Planejada
	Em
	lx
	 500 
	 750 
	
	12
	Tonalidade ou Temperatura de Cor
	Branca fria
	K
	 5.000 
	 5.000 
	
	13
	Indice de Reprocução de Cores
	 
	IRC
	 80 
	 80 
	
	
	
	
	
	
	
	Lâmpadas e Luminárias
	14
	Tipo de Lâmpada
	T8 SPP FLUORESCENTE
	-
	 - 
	 - 
	
	15
	Fluxo Luminoso de cada Lâmpada
	ϕ
	lm
	 2.700 
	 2.700 
	
	16
	Lâmpadas por Luminária
	z
	unid
	 2 
	 2 
	
	17
	Tipo da Luminária
	Soprepor
	-
	 - 
	 - 
	
	18
	Fator do Fluxo Luminoso Reator
	BF
	-
	 1,00 
	 1,00 
	
	19
	Fluxo Luminoso de cada Luminária
	ϕ lumin
	lm
	 5.400 
	 5.400 
	
	20
	Eficiência da Luminária
	nL
	-
	 - 
	 - 
	
	21
	Eficiência do Recinto
	nR 
	-
	 - 
	 - 
	
	22
	Fator de Utilização
	Fu = nL . nR
	%
	 0,5464 
	 0,5464 
	
	23
	Quantidade de Lâmpadas
	n = (Em . A . Fd)/(ϕ . Fu . BF)
	unid
	 21,7 
	 32,5 
	
	24
	Quantidade de Lâmpadas
	n
	unid
	 22 
	 33 
	
	25
	Quantidade de Luminárias
	N = n/z
	unid
	 10,8 
	 16,3 
	
	26
	Quantidade de Luminárias na Instalação
	N
	unid
	 12 
	 18 
	 
	
	
	
	
	
	
	Cálculo de Controle
	27
	Iluminância Média Alcançada
	Emed = (z.N.ϕ.Fu..Fd. BF)/(A)
	lux
	 864 
	 1.297 
	
	28
	Lampadas
	 
	W
	 32 
	 32 
	
	29
	Reator
	 
	W
	 32 
	 32 
	
	30
	Potencia total instalada
	P = n.W*/1000
	kW
	 0,70 
	 1,06 
	
	31
	Densidade da Potência
	D = P*1000/A
	W/m2
	 13,75 
	 20,62 
	
	32
	Densidade da Potência Relativa
	D = D . 100 / Emed
	W/m2 p 100 Lux
	 1,59 
	 1,59 
ANEXO II – CÁLCULO DE DESPESA E MANUTENÇÃO
	Empresa:
	BRUNAE ARTHUR
	Obra:
	UERGS - SALA DE AULA
	Recinto:
	SALA 211
	Atividade:
	Sala de Aula
	Data:
	11/09/15
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	Valor unitário
	 CASO 1 
	 CASO 2 
	Controle de Custo
	1
	Custo das lampada
	R$ 20,00
	R$ 440,00
	R$ 660,00
	
	2
	Custo dos reatores
	R$ 29,90
	R$ 358,80
	R$ 538,20
	
	3
	Custo das luminarias
	R$ 368,00
	R$ 4.416,00
	R$ 6.624,00
	
	4
	Custo total material
	 
	R$ 5.214,80
	R$ 7.822,20
	
	5
	Custo do Kw pela companhia de Energia (R$/kWh)
	R$ 0,86
	R$ 0,86
	R$ 0,86
	
	
	
	
	
	
	Funcionamento
	6
	Horas de Funcionamento por dia
	 
	15
	15
	
	7
	Quantidade de lampadas
	 
	22
	33
	
	8
	Consumo da lampada (R$/kWh)
	 
	0,032
	0,032
	
	9
	Valor de funcionamento mensal
	 
	R$ 316,80
	R$ 475,20
	
	10
	Valor de funcionamento anual
	 
	R$ 3.801,60
	R$ 5.702,40
	
	
	
	
	
	
	Manutenção
	11
	Vida útil das lampadas (horas)
	 
	15000
	15000
	
	12
	Vida útil do reator
	 
	50000
	50000
	
	13
	horas de funcionamento anual
	 
	5400
	5400
	
	14
	Valor anual das Lampadas
	 
	R$ 158,40
	R$ 237,60
	
	15
	Valor anual dos Reatores
	 
	R$ 38,75
	R$ 58,13
	
	
	
	
	
	
	Total
	16
	Valor total anual de manutenção
	 
	R$ 197,15
	R$ 295,73
	
	17
	Valor total anual de funcionamento
	 
	R$ 3.801,60
	R$ 5.702,40
	
	18
	Valor total
	 
	R$ 3.998,75
	R$ 5.998,13
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