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1 Universidade Federal do Acre - UFAC Curso de Bacharelado em Engenharia Civil Instalações Elétricas (CCET165) Prof. José Elieser de Oliveira Jr. 2017/2S LUMINOTÉCNICA Definições e grandezas fundamentais: Luz: propriedade de uma onda eletromagnética (energia radiante) visível ao olho humano. A faixa de comprimentos de onda (λ) percebida pela retina ocular humana, situa-se entre 380 nm e 780 nm, ou, 3 800 a 7 800 ângstrons (1 Å = 10-10 m). λ = c/f ; lembrando que: T = 1/f 𝑠𝑒𝑛𝑑𝑜: λ: comprimento de onda (m); c: velocidade da luz no vácuo (299 792,458 km/s); f: frequência (Hz); T: período (s). Cor: a luz varia sua cor com o comprimento de onda, e o espectro visível vai desde o ultra violeta (UV) até o infra vermelho, sendo o comprimento de onda mais visível, o do amarelo, com cerca de 555 nm. Observar que o ultra violeta divide-se em UV-A (próximo), de 315 a 400 nm, UV-B (intermediário), de 280 a 315 nm e UV-C (remoto), de 100 a 280 nm. Temperatura da cor correlata (Tcp): é a aparência da cor emitida pela luz de uma lâmpada Aparência da cor Temperatura de cor correlata quente abaixo de 3 300 K intermediária 3 300 k a 5 300 K fria acima de 5 300 K Índice Geral de Reprodução de cor (Ra): para que as cores do ambiente, dos objetos e das pessoas sejam reproduzidas com qualidade, objetivando bom desempenho visual e permitindo sensação de conforto e bem estar, a NBR ISO/CIE 8995-1:2013, fixa o valor máximo do Ra em 100, o qual diminui com a redução da qualidade de reprodução de cor, não sendo recomendado que em interiores onde as pessoas trabalham, ou permanecem longos períodos, o Ra seja inferior a 80. Intensidade Luminosa (I): é a relação entre o fluxo luminoso em um ângulo sólido em torno de uma direção dada e o valor desse ângulo sólido. Sua unidade é a candela (cd), que corresponde a intensidade luminosa, na direção perpendicular a uma superfície plana de área igual a 1/600 000 m 2 , de um corpo negro, à temperatura de solidificação da platina (2 043 K), sob pressão de 101,325 N/m 2 (1 atm). A candela é uma das sete grandezas fundamentais do Sistema Internacional de Unidades - SI. Fluxo Luminoso (Փ): é a grandeza característica de um fluxo luminoso emitido no interior de um ângulo sólido igual a um esferorradiano (sr), por uma fonte puntiforme de intensidade invariável e igual a 1 candela, de mesmo valor em todas as direções, conforme a Commission Internationale de l’Eclairage - CIE. Sua unidade é o lúmen (lm). Iluminância ou Iluminamento (E): é o fluxo luminoso incidente por unidade de área iluminada (E= dφ /dS). Sua unidade é o lux (lx). Luminância (L): relação entre a intensidade luminosa e uma superfície iluminada. Sua unidade é cd/m 2 2 Tabela 1 – Exemplos de Níveis de Iluminância mantida - Em (NBR ISO/CIE 8995-1:2013) {substituiu a antiga NBR-5413/92}. Tipo de ambiente, tarefa ou atividade Em (lux) Ra 1. Áreas gerais da edificação (*) - saguão de entrada - sala de espera - áreas de circulação e corredores - escadas rolantes e esteiras rolantes - refeitórios/cantinas - vestiários, banheiros, toaletes 100 200 100 150 200 200 60 80 40 40 80 80 2. Padarias - preparação e fornada - acabamento, decoração 300 500 80 80 3. Indústria de alimentos - corte e triagem de frutas e verduras - fabricação de alimentos finos 300 500 80 80 4. Marcenaria e indústria de móveis - polimento, pintura, marcenaria de acabamento - trabalho em máquinas de marcenaria 750 500 80 80 5. Indústria elétrica - montagem média, por exemplo, quadros de distribuição - montagem fina, por exemplo, telefone - montagem de precisão, por exemplo, equipamentos de medição - oficinas eletrônicas, ensaios, ajustes 500 750 1 000 1 500 80 80 80 80 6. Escritórios - arquivamento, cópia, circulação etc. - escrever, teclar, ler, processar dados - estações de projeto por computador - salas de reunião e conferência 300 500 500 500 80 80 80 80 7. Restaurantes e hotéis - recepção/caixa/portaria - restaurante, sala de jantar, sala de eventos - restaurante self-service - sala de conferência 300 200 200 500 80 80 80 80 8. Bibliotecas - estantes - área de leitura 200 500 80 80 9. Construções educacionais - salas de aula - salas de aulas noturnas, classes e educação de adultos - quadro-negro - salas de desenho técnico - sala de aplicação e laboratórios - salas dos professores - salas de esportes, ginásios e piscinas 300 500 500 750 500 300 300 80 80 80 80 80 80 80 10. Locais de assistência médica - salas de espera - salas de exame em geral - sala de dermatologia - salas de gesso - sala de cirurgia - cavidade cirúrgica (especial) - massagem e radioterapia - salas de esterilização - mesa de autópsia e mesa de dissecação 200 500 500 500 1 000 10 000 -100 000 300 300 5 000 80 90 90 80 90 80 80 90 11. Locais para celebração de cultos religiosos - corpo do local - cadeira, altar, púlpito 100 300 80 80 (*) Nas entradas e saídas, estabelecer uma zona de transição, a fim de evitar mudanças bruscas. 3 Tabela 2 - Valores de iluminância no entorno imediato – NBR ISO/CIE 8995-1:2013 Iluminância Iluminância do entorno imediato (lux) ≥750 500 500 300 300 200 <200 Mesma Iluminância da área da tarefa Entorno imediato: 0,5 m Tabela 3 – Índices de reflexões para tetos, paredes e pisos. Índice Reflexão Significado 1 10% Superfície escura 3 30% Superfície média 5 50% Superfície clara 7 70% Superfície branca Observação: Sequência ABC=teto/paredes/piso (Exemplo: A sequência 571, significa que o teto é claro, as paredes são brancas e o piso é escuro) Fator de Manutenção (MF) Determinado pelo produto de um conjunto de fatores: FMFL (Fator de Manutenção do Fluxo Luminoso: depreciação do fluxo luminoso da lâmpada); FSL (Fator de Sobrevivência da Lâmpada: efeito de falha pelo envelhecimento da lâmpada); FML (Fator de Manutenção da Luminária: efeito da redução do fluxo luminoso devido ao acúmulo de sujeira nas luminárias e FMSS (Fator de Manutenção das Superfícies da Sala: redução da refletância devido à deposição de sujeira no teto, nas paredes, no piso e no mobiliário da sala). MF = FMFL x FSL x FML x FMSS OBSERVAÇÃO: Consultar, para os MFs, a publicação CIE 97 (Commission Internationale de L’Eclairage / International Commission of Illumination) Tabela 4 – Exemplos de fatores de manutenção para sistemas de iluminação de interiores com lâmpadas fluorescentes – NBR ISO/CIE 8995-1:2013 Fator de Manutenção Descrição (Exemplos) 0,80 Ambiente muito limpo, ciclo de manutenção de um ano, 2 000 h/ano de vida até a queima com substituição da lâmpada a cada 8 000 h, substituição individual, luminárias direta e direta/indireta com uma pequena tendência de coleta de poeira (FMFL=0,93; FSL=1,00; FML=0,90 e FMSS=0.96). 0,67 Carga de poluição normal no ambiente, ciclo de manutenção de três anos, 2 000h/ano de vida até a queima com substituição da lâmpada a cada 12 000 h, substituição individual, luminárias direta e direta/indireta com uma pequena tendência de coleta de poeira (FMFL=0,91; FSL=1,00; FML=0,80 e FMSS=0.90). 0,57 Carga de poluição normal no ambiente, ciclo de manutenção de três anos, 2 000 h/ano de vida até a queima com substituição da lâmpada a cada 12 000 h, substituição individual, luminárias com uma tendência normal de coleta de poeira (FMFL=0,91; FSL=1,00; FML=0,74 e FMSS=0.83). 0,50 Ambiente sujo, ciclo de manutenção de três anos, 8 000 h/ano de vida até a queima com substituição da lâmpada a cada 8 000 h, LLB, substituição em grupo, luminárias com uma tendência normal de coleta de poeira (FMFL=0,91; FSL=0,93; FML=0,65 e FMSS=0.94). 4 Tabela 5 - Características técnicas de lâmpadas mais utilizadas. Referência Comercial Potência (W) Comprimento/ Diâmetro Soquete Bulbo Fluxo Luminoso Vida útil (horas) Fluorescentes tubulares (todos os reatores) 15 438 mm G-13 T-8 840 lm 7 500 h 30 895 mm G-13 T-8 2 000 lm 7 500 h Fluorescentes tubulares (reatores P.R. ou eletrônicos) 16 590 mm G-13 T-8 1 150 lm 7 500 h 32 1 200 mm G-13 T-8 2 850 lm 7 500 h Fluorescentes tubulares (todos os reatores) 20 590 mm G-13 T-10 1 060 lm 7 500 h 40 1 200 mm G-13 T-10 2 700 lm 7 500 h Fluorescentes H.O. 110 2 400 mm R17D T-12 8 300 lm 10 000 h Fluorescentes compactas eletrônicas com reator incorporado (127V) 15 14,7 mm E-27 T-4 900 lm 10 000 h 20 16,0 mm E-27 T-4 1 200 lm 10 000 h 23 17,6 mm E-27 T-4 1 500 lm 10 000 h Lâmpadas incandescentes transparentes (127V e 220V) (*) não comercializadas no Brasil. 40 105 / Ø60 mm E-27 A 430 lm 1 000 h 60 (*) 105 / Ø60 mm E-27 A 730 lm 1 000 h 100 (*) 105 / Ø60 mm E-27 A 1 380 lm 1 000 h 150 (*) 114 / Ø64 mm E-27 A 2 220 lm 1 000 h 200 (*) 114 / Ø64 mm E-27 A 3 150 lm 1 000 h Lâmpadas halógenas (127V e 220V) 300 114 / Ø12mm R7s Palito 5 000 lm 2 000 h 500 114 / Ø12mm R7s Palito 9 500 lm 2 000 h Lâmpadas de luz mista (220V) 160 177 / Ø75 mm E-27 Ovóide 3 100 lm 6 000 h 250 226 / Ø90 mm E-27/E-40 Ovóide 5 600 lm 6 000 h Lâmpadas vapor de mercúrio (220V) 80 156 / Ø70mm E-27 Ovóide 3 800 lm 9 000 h 125 170 / Ø75mm E-27 Ovóide 6 300 lm 12 000 h 250 226 / Ø90mm E-40 Ovóide 13 000 lm 16 000 h 400 290 / Ø120mm E-40 Ovóide 22 000 lm 24 000 h Lâmpadas vapor de sódio (220V) 250 257 / Ø46 mm E-40 Tubular 27 000 lm 24 000 h 400 285 / Ø46 mm E-40 Tubular 48 000 lm 24 000 h JEO/CCET374 (3-10-2012) Para o cálculo de iluminação de interiores, o método mais empregado é o que envolve o fluxo luminoso, conhecido como “Método dos Lumens”, o qual é executado com o uso de tabelas (nível de Iluminamento, cores dos ambientes e fator de manutenção) e catálogos de fabricantes de lâmpadas e luminárias, a fim de se determinar o número de luminárias a serem instaladas (definindo-se previamente, o tipo de luminária e da lâmpada escolhidos e o respectivo fluxo luminoso), com o uso das seguintes fórmulas: Փ = E . S Fu . MF e n = Փ / φ sendo, Փ: fluxo luminoso total no ambiente, em lumens (lm); E: nível de iluminamento, em lux (lx); Fu: fator de utilização; MF: fator de manutenção; n: número de luminárias; φ: fluxo luminoso da(s) lâmpada(s) em cada luminária, em lumens (lm). Índice do Local (K): relaciona as dimensões do ambiente a ser iluminado, com o tipo de iluminação a ser utilizada (direta, semi direta, difusa, semi indireta e indireta). 𝐾 = 𝐶 𝑥 𝐿 𝐻𝑚 (𝐶 + 𝐿) sendo: C: comprimento do local (m); L: largura do local (m); Hm: altura de montagem da luminária (distância até o plano de trabalho, em m). 5 Coeficiente de iluminação (u): relaciona o fluxo luminoso total emitido pela luminária, com o fluxo recebido pelo plano de trabalho (fluxo útil), utilizando-se o Índice do Local e a Tabela 3. Tabela 6 – Relação do espaçamento de luminárias entre si e a altura de montagem das mesmas. Tipo de Iluminação/Luminária Espaçamento máximo entre as luminárias Observação Direta 1 x Hm Da luminária ao piso Semi direta 0,9 x Hm Difusa 0,9 x Hm Semi indireta 1 x Hm Do teto ao piso Indireta 1 x Hm Hm: altura de montagem da luminária. Roteiro para realização de cálculo pelo Método dos Lumens: 1- Determinar, para o local/atividade, a Em (lux); 2- Escolher a luminária e como ela será instalada; 3- Definir o tipo e o número de lâmpadas empregadas; 4- Índice do local; 5- Refletância (teto/paredes/piso); 6- Coeficiente de utilização (Fu); 7- Fator de Manutenção (MF); 8- Calcular a área; 9- Calcular o fluxo total; 10- Determinar o número de luminárias. Observações: 1- As lâmpadas incandescentes comuns, atualmente, tem potência máxima de 40 W; 2- Ainda são fabricados vários outros tipos de lâmpadas incandescentes; 3- As lâmpadas de descarga do tipo mistas devem ser empregadas verticalmente; 4- Atenção com o tempo de partida das lâmpadas de descarga (Mercúrio, Sódio e Metálica); 5- Verificar sempre quais as perdas em W dos reatores, principalmente os eletromagnéticos; 6- Utilizar, preferencialmente, reatores de Alto Fator de Potência (AFP): cos φ ≥0,92; 7- É muito importante verificar o fluxo luminoso emitido pela lâmpada escolhida; 8- Existem muitos tipos de soquetes. Os mais comuns são: roscáveis E27 e E40 e bi pino (G13); 9- Para lâmpadas/reatores em 220V, no caso de 2F (em interiores): interruptores bipolares; 10- As lâmpadas de LED vem sendo cada vez mais utilizadas (no lugar das compactas). TDH (taxa de distorção harmônica): deve ser observado, principalmente nos casos de iluminação de interiores, se os reatores utilizados possuem TDH de corrente inferior a 10% (ou de tensão, menor do que 5%). Fonte: https://www.schneider-electric.com.br/documents/cadernos-tecnicos/harmon.pdf 6 Fonte: Catálogo da Philips Lighting 7 Fonte: Catálogo da Philips Lighting 8 Fonte: Catálogo da Philips Lighting 9 Fonte: Catálogo da Philips Lighting 10 Fonte: Catálogo da Philips Lighting 11 Fonte: Catálogo da Philips Lighting 12 Fonte: Catálogo da Philips Lighting 13 Fonte: Catálogo da Philips Lighting 14 15 REATORES INTRAL (alguns, para interiores) Nome Código Lâmpada (W) Tensão Nominal Tipo de Lâmpada Consumo (W) Corrente de entrada (A) F.P. Poup AFP 02344 2x40 127/220 V Tubular Bi-pino 73/71 0,60/0,34 0,97 Poup AFP 02364 2x36 127/220 V Tubular Bi-pino 68,5/68 0,56/0,33 0,97 Poup AFP 02347 2x32 127/220 V Tubular Bi-pino 65 0,54/0,32 0,97 Poup AFP 02386 2x18 127/220 V Tubular Bi-pino 35 0,30/0,17 0,97 Poup AFP 02349 2x15 e 2x16 127/220 V Tubular Bi-pino 35 0,27/0,16 0,97 Poup AFP 02363 1x36 127/220 V Tubular Bi-pino 35 0,29/0,17 0,97 Poup AFP 02352 1x20 127/220 V TubularBi-pino 20 0,16/0,09 0,97 Poup AFP 02353 1x16 127/220 V Tubular Bi-pino 18,5 0,15/0,08 0,97 Poup AFP 02456 1x110 220 V Tubular Bi-pino 100 0,49 0,97 Poup AFP 02445 1x58 220 V Tubular Bi-pino 60 0,29 0,97 Inversor eletrônico CC-1220 15/16/20 12 Vcc Tubular Bi-pino 19 1,60/1,80/1,90 --- Inversor eletrônico CC-2420 15/16/20 24 Vcc Tubular Bi-pino 19 0,70/0,75/0,76 --- Inversor eletrônico CC-2440 40 24 Vcc Tubular Bi-pino 38 1,45 --- Inversor eletrônico CC-1209 9 12 Vcc Compacta E-27 8,5 0,92 --- Poup AFP Plus 02425 2x32 220 V Tubular Bi-pino 65,0 0,30 0,99 Poup AFP Plus 02607 2x18 220 V Tubular Bi-pino 34,0 0,155 0,99 Poup AFP Plus 02430 2x16 220 V Tubular Bi-pino 33,0 0,15 0,99 Poup AFP Plus 02482 1x32 220 V Tubular Bi-pino 32,0 0,15 0,99 Poup AFP Plus 02483 1x16 220 V Tubular Bi-pino 19,0 0,09 0,99 Partida Rápida 00143* 1x20 127 Tubular Bi pino 12,5** 0,750 0,35 Partida Rápida 00145* 1x20 220 Tubular Bi pino 9,5** 0,370 0,36 Partida Rápida 00146* 1x40 127 Tubular Bi pino 12** 0,910 0,40 Partida Rápida 00148* 1x40 220 Tubular Bi pino 12,5** 0,520 0,45 Partida Rápida 00172* 2x110 220 Tubular Bi-pino 21** 1,080 0,95 Partida Rápida 00159* 2x40 127 Tubular Bi pino 14,5** 0,750 0,95 Partida Rápida 00160* 2x40 220 Tubular Bi pino 15** 0,420 0,95 (*) Reator eletromagnético (**) Perdas 16 Observação: Bi-pino = soquete G-13 17 Fonte: Catálogo da Philips Lighting 18 Fonte: Catálogo da Philips Lighting
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