Iluminação Pública Urbana

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Iluminação Pública Urbana
Prof. Giovanni Marini
Contextualização
A Iluminação Pública é essencial à segurança e qualidade de vida nos centros urbanos, atuando como instrumento de cidadania, permitindo aos habitantes desfrutar do espaço público no período noturno. 
Ela atua na segurança do tráfego, previne a criminalidade, embeleza as áreas urbanas, valoriza monumentos de valor artístico, prédios e paisagens, orienta percursos e permite aos cidadãos aproveitarem melhor as áreas de lazer. 
A demanda da Iluminação Pública no Brasil é de aproximadamente 2,2 GW, correspondendo a 4,5% do total nacional. O consumo é da ordem de 10,3 bilhões de kWh/ano, o que equivale a 3,4% do consumo total de energia elétrica do país. 
Segundo o último levantamento cadastral realizado em 2004 há aproximadamente 13,0 milhões de pontos de iluminação pública instalados. Desses pontos, 46,21% localizam-se na Região Sudeste, 21,39% no Nordeste, 19,15% no Sul, 9,40% no Centro-Oeste, e 3,85% na Região Norte. 
Contextualização
História da Iluminação Pública
Fogo
Iluminação de cavernas
Defesa dos domínios territoriais (visualização de longas distâncias em período noturno).
Tochas
Candelabros
Lampiões
Final do século XIX
Energia elétrica
Lâmpada incandescente de Edison
A primeira instalação de iluminação pública inaugurada no Brasil foi implantada na cidade de Campos, no estado do Rio de Janeiro em 1883, seguida por Rio Claro, Porto Alegre, Juiz de Fora, entre outras antes de cidades como Rio de Janeiro e São Paulo.
História da Iluminação Pública
Arcabouço Normativo
NBR 5434 - Redes de Distribuição Aérea Urbana de Energia Elétrica - Padronização;
NBR 5461 - Iluminação – Terminologia
NBR 5123 - Relé Fotelétrico para Iluminação Pública -Especificação;
NBR 5181 - Iluminação de Túneis - Procedimentos;
NBR 5101 - Iluminação Pública - Procedimento
Redes Elétricas
Aérea Convencional: 
Baixo custo
Poluição visual
Grande interferência na arborização.
Menor segurança
Interrupção de energia média de 8,35 horas/ano
Subterrânea: 
Alto custo: 10 a 16 vezes mais cara do que a rede aérea ou 2 a 3 Milhões de Reais por Km.
Maior segurança.
Menor interrupção de energia, cerca de 2 horas/ano.
Comparação entre rede elétrica de distribuição convencional e compacta
Caracterização da rede convencional
Saturação tecnológica (sistema desenvolvido a 50-60 anos).
Condutores nus apoiados sobre isoladores de vidro ou porcelana.
Média tensão fixada em cruzeta de madeira horizontalmente e baixa tensão verticalmente.
Podas drásticas no sistema de arborização.
Caracterização da rede compacta
Se trata de uma rede protegida.
Rede secundaria é isolada com cabos multiplexados.
Rede primária constituída de três condutores cobertos por uma camada de polietileno reticulado.
Sistema sustentado por um cabo mensageiro de aço (9,5mm).
Redução de podas arbóreas.
Comparação entre rede elétrica de distribuição convencional e compacta
Comparação nas áreas de poda em 
sistema convencional e sistema compacto
As principais unidades utilizadas em iluminação são:
Fluxo Luminoso
É a quantidade de energia radiante, visível, que atravessa determinada superfície na unidade de tempo. A unidade é "lúmen" e o símbolo "lm".
Intensidade Luminosa
É o fluxo luminoso emitido por unidade do ângulo sólido numa determinada direção. A unidade é "candela" e o símbolo "cd".
Iluminância
É o fluxo luminoso incidente por unidade de área. A unidade é o "lux" e o símbolo "lx".
Luminância
Intensidade luminosa por m² da área aparente de uma fonte de luz ou área iluminada (luz refletida). A unidade é candela por metro quadrado e o símbolo é "cd/m²".
Temperatura de cor
Este parâmetro não está relacionado com o calor emitido por uma lâmpada, mas pela sensação de conforto que a mesma proporciona em um determinado ambiente. 
Quanto mais alto for o valor da temperatura de cor, mais branca será a luz emitida, denominada comumente de “luz fria” e que é utilizada, por exemplo, em ambientes de trabalho, pois induz maior atividade ao ser humano. 
No entanto, caso seja baixa a temperatura de cor, a luz será mais amarelada, proporcionando uma maior sensação de conforto e relaxamento, chamada popularmente de “luz quente”, utilizada preferencialmente em salas de estar ou quartos. 
As fontes luminosas artificiais podem variar entre 2000K (muito quente) até mais de 10000K (muito fria). Quanto maior o número de kelvin, mais azulada é a luz.
Índice de reprodução de cor
O índice de reprodução de cor (IRC) de uma fonte luminosa é a medida de cor real de uma superfície e sua aparência a ser iluminada pela fonte artificial. 
Uma fonte com IRC 100% é a que apresenta as cores de um objeto com a máxima fidelidade.
	À esquerda a iluminação é feita por LED’s (light emitting diode ou diodo emissor de luz) de alto IRC, e à direita com lâmpadas a vapor de sódio em alta pressão com baixo IRC.
Roteiro para elaboração de projetos
Levantamento de dados;
Classificação dos locais;
Tipos e níveis de iluminação;
Elaboração do projeto;
Apresentação do projeto.
LEVANTAMENTO DE DADOS
O levantamento de dados será feito pelo setor competente, de preferência por elementos encarregados do Projeto de Iluminação Pública.
É condição necessária para o levantamento de dados, a existência de planta do local a ser iluminado, na qual serão feitas anotações que possibilitam a elaboração do Projeto de Iluminação Pública.
Classificação dos locais
Feito o levantamento de dados, o local a ser iluminado deve ser enquadrado em uma das seguintes classes, de acordo com a classificação das vias.
1.1- Classe A - Vias Rurais
1.2- Classe B - Vias de Ligação
1.3- Classe C - Vias Urbanas
1.4- Classe D - Vias Especiais
Classe A - Vias Rurais (Estradas)
Corresponde a locais que requerem a uma iluminação específica. É subdividida nos seguintes tipos:
Subclasse A1 - Vias Arteriais: São vias exclusivas para tráfego motorizado, que se caracterizam por grande volume e pouco acesso de tráfego, várias pistas, cruzamentos em dois planos, escoamento contínuo, elevada velocidade de operação e estacionamento proibido na pista. Geralmente, não existe ofuscamento pelo tráfego oposto, nem construções ao lado da via. O sistema arterial serve mais especificamente a grandes geradores de tráfego e viagens de longas distâncias, mas, ocasionalmente, podem servir de tráfego local.
Subclasse A2 - Vias Coletoras: São vias exclusivas para tráfego motorizado, que se caracterizam por um volume de tráfego inferior e por um acesso de tráfego superior ao das vias arteriais.
Subclasse A3 - Vias Locais: São vias que permitem acesso às propriedades rurais, com grande acesso e pequeno volume de tráfego.
Classe B - Vias de Ligação
São ligações de centros urbanos e suburbanos, não pertencendo ao grupo anterior. Geralmente, só tem importância para o tráfego local.
Classe C - Vias Urbanas
São aquelas caracterizadas pela existência de construções às suas margens e a presença de tráfego motorizado e de pedestres em maior ou menor escala. 
Não obstante apresentarem outros aspectos, além da intensidade de tráfego, com a devida influência nas características de iluminação, tal intensidade é o fator preponderante e servirá como base desta classificação.
Subclasse C1 - Vias Principais: São consideradas vias principais as avenidas e ruas asfaltadas ou calçadas, onde há predominância de construções comerciais, assim como trânsito de pedestres e de veículos.
Subclasse C2 - Vias Normais: São consideradas vias normais as avenidas e ruas asfaltadas ou calçadas, onde há predominância de construções residenciais, trânsito de veículos (não muito intenso) e de pedestres.
Subclasse C3 - Vias Secundárias: São consideradas vias secundárias as avenidas e ruas com ou sem calçamento ou revestimento asfáltico, onde há construções, e o trânsito de veículos e de pedestres não é intenso.
Subclasse C4 - Vias Irregulares: São passagens criadas pelos moradores, de largura, piso, declive e arruamento variáveis, que dão acesso a pedestrese, em raros casos a veículos, com traçado irregular, na maioria dos casos determinado pelos usuários do local ou pelas próprias construções, tais como vias de favelas.
Classe D - Vias Especiais
São considerados os acessos e/ou vias exclusivas de pedestres a jardins, parques, praças e calçadões.
			(iluminância Emín) (fator de uniformidade Umín)
Tipos e níveis de iluminação
Na elaboração do projeto de Iluminação Pública, deverão ser obedecidos os níveis médios de Iluminância, estabelecidos na NTC, assim como deverá ser feita uma escolha eficiente e econômica dos tipos de iluminação disponíveis. 
Recomenda-se como aceitáveis, para proporcionar segurança de tráfego a pedestres e a veículos, o estudo dos seguintes elementos para Iluminação Pública:
Iluminância Média (Eméd.) e Tipo/Potência Lâmpada
Fator de Uniformidade de Iluminância Média (Uméd.)
Ofuscamento
Fonte de Luz, Luminária e Suporte
Alimentação de Energia Elétrica
Altura do Ponto de Luz
Distância entre Pontos de Luz
Alternativas de disposição das luminárias
A disposição unilateral
Normalmente utilizada em grande parte das instalações devido à condição dos postes da concessionária. Para projetos novos, que preveem a instalação de postes próprios para IP, esse tipo de configuração é recomendado para larguras de vias menor ou igual à altura de instalação das luminárias (vias com até 9 metros). 
O tipo de braço utilizado, bem como o ângulo de saída do braço, deve ser cuidadosamente estudado, não sendo recomendada a utilização de braços com ângulo de saída superior a 10°.
A disposição bilateral alternada 
É indicada quando a largura da pista for superior a 1,0 vez a altura de instalação das luminárias e inferior a 1,6 vez (vias com tráfego motorizado intenso e largura de pista de rolamento de até 16m). 
Com esta configuração, consegue-se um espaçamento e distribuição com quantidade menor de postes. Não é comum encontrar esse tipo de instalação e há que se ter cuidado redobrado com a distribuição fotométrica da luminária no que diz respeito à classificação lateral ou teremos zonas de sombra no centro do vão.
Alternativas de disposição das luminárias
A disposição bilateral frente a frente 
É indicada quando a largura da pista for superior a 1,6 vez a altura de instalação das luminárias (vias com tráfego motorizado intenso e largura de pista de rolamento de até 18m). 
Com maior utilização na vias, é encontrada em viadutos, pistas rápidas etc. O ponto crítico desta instalação é o lado do passeio no centro do vão entre os postes, normalmente quando é utilizado ângulo de 10° ou superior na saída dos braços. Também é bastante comum encontramos o efeito “zebrado” neste tipo de instalação, devido a distribuição fotométrica inadequada da luminária.
Alternativas de disposição das luminárias
A disposição em canteiro central (poste único)
É empregada quando a largura da pista é maior do que 1,6 vez a altura de instalação das luminárias e a largura do canteiro central não ultrapassa seis metros. 
Este tipo de configuração é amplamente utilizado em diversas avenidas. Tem como vantagens a maior flexibilidade na escolha da altura de instalação, pois neste espaço normalmente não há obstáculos, somente a interferência de árvores. Normalmente são utilizados núcleos para topo de poste, que poderão ter diferentes tipos de pretensão e formatos, devendo ser avaliado o mais adequado de acordo com o tipo de via.
Alternativas de disposição das luminárias
A disposição em canteiro central (postes distribuídos)
É utilizada quando o canteiro central tem largura superior a seis metros. De pouca a média utilização no Brasil devido à configuração das vias é uma alternativa mais cara pela maior utilização de postes, mas necessária para garantia da correta iluminação da pista e não do canteiro central. 
A distribuição fotométrica mais adequada para esse tipo de configuração é a que direcione a luz “para frente”, pois, caso contrário, corre-se o risco de ter uma melhor iluminação no canteiro central, devido à contribuição dos postes dos dois lados, do que ao longo da via, onde realmente deseja-se iluminar.
Alternativas de disposição das luminárias
Outras alternativas
Iluminação diferenciada
Em certos locais e trechos específicos, é possível criar novos tipos de postes, formatos de braços de sustentação ou de arranjos em topo de poste. A inclusão destes elementos diferenciados na iluminação pública é fator importante para a caracterização de um tipo de via bem como da sua utilização.
Luminária instalada a uma altura de dez metros voltada para a via, utilizando uma lâmpada a vapor de sódio de alta pressão e outra luminária voltada para a pista de caminhada e área verde, instalada a uma altura de 8 metros, utilizando uma lâmpada a vapor metálico para a valorização das cores e o reconhecimento das pessoas que circulam pelo local à noite.
Iluminação utilizando a fachada de prédios
Bastante comum em áreas centrais de cidades europeias, é a alternativa utilizada em que não é possível a instalação de postes destinados a iluminação pública. Há que se levar em conta a luz indesejada que invadirá o interior das residências. Fato que pode ser minimizado de acordo com a distribuição fotométrica da luminária.
Outras alternativas
Iluminação ornamental e decorativa
Desobstrução da iluminação pública
Para melhorar a convivência da iluminação publica com a arborização, é apresentada uma equação para o cálculo de variáveis que contribuem para a desobstrução da iluminação pública. A equação considera os ângulos de máxima incidência de luz nos sentidos longitudinal e transversal à via, a sua altura de montagem e a distância da árvore.
	
	A equação deve ser utilizada nas seguintes situações:
na adequação dos sistemas existentes onde a posteação e as árvores já existem, permitindo definir a linha de poda dos ramos que comprometem a iluminação;
na implantação de novos sistemas de iluminação em praças, vias e calçadões, auxiliando na definição da posição dos postes e sua distância às árvores existentes;
na implantação de novas árvores em praças, vias e calçadões, auxiliando na definição das árvores em relação aos postes existentes.
Componentes aplicados à iluminação pública
Lâmpadas
Lâmpadas incandescentes
Baixa eficiência luminosa, 15lm/W e vida útil de 1000h. Seu princípio de funcionamento consiste em se fazer passar uma corrente elétrica através de um filamento de tungstênio.
Lâmpadas incandescentes halógenas
Eficiência luminosa de 25lm/W, Utilização de gás halógeno inserido dentro do bulbo da lâmpada, proporcionando um fenômeno de “regeneração do filamento.
Lâmpadas 
Lâmpada de luz mista
25lm/W e 5000h. Não necessita de reator, as lâmpadas de luz mista iluminam o dobro em relação as lâmpadas incandescentes com o mesmo consumo de energia.
Lâmpada a vapor de mercúrio
Grande eficiência, mais de 50lm/W, além de uma vida útil de mais de 15.000h. O uso de grandes quantidades de mercúrio internamente a esse tipo de lâmpada começa a gerar questionamentos sobre a destinação desses equipamentos quando após o seu descarte uma vez que a contaminação por mercúrio é prejudicial a saúde humana e de difícil neutralização
Lâmpadas
Lâmpada a vapor de sódio
Eficiências de 70 a 150lm/W, expectativa de vida útil 32.000h. As lâmpadas a vapor de sódio também são lâmpadas de descarga, que além de possuírem mercúrio como elemento principal, possuem o sódio. das lâmpadas a vapor de sódio serem as mais aplicadas atualmente em ambientes públicos.
Lâmpadas de multivapores metálicos
Assim como as lâmpadas a vapor de sódio, as lâmpadas de multivapores metálicos possuem no interior do tubo de descarga uma elaborada mistura de metais nobres vaporizados que proporcionam uma luz mais confortável, com uma temperatura de cor mais alta (tom mais branco) e uma reprodução de cor muito mais elevada (permitindo uma melhor visualização das cores). Atualmente estas lâmpadas multivaporesmetálicos são largamente utilizadas em iluminação comercial (iluminação interna de vitrines, shopping centers, além de iluminação externa em fachadas, praças, jardins, etc.)