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1 CÁLCULO LUMINOTÉCNICO / MÉTODO DOS LÚMENS Luminotécnica é o estudo das técnicas de iluminação artificial. Tem como objetivo, fornecer, a diferentes ambientes, sejam área de trabalho ou não, bom desempenho visual; conforto visual e agradabilidade; economia. O cálculo luminotécnico leva em consideração: 1. o nível de iluminação; 2. o sistema de iluminação; 3. o coeficiente de utilização; 4. as refletâncias das paredes e teto; 5. o índice do local (K); 6. o coeficiente da depreciação; 7. a distribuição de luminárias no recinto. 1. Nível de iluminação O nível de iluminação é recomendado pela NBR-ISO 8995-1 e adotado para cada ambiente ou local de trabalho (ILUMINÂNICA MANTIDA) ou na NBR 15575 para ambiente residenciais. Observação: Lux é a quantidade de lúmens por metro quadrado. Lúmen, por sua vez, é a unidade de medida do fluxo luminoso. O fluxo útil para determinada área é calculado a partir da seguinte fórmula: = E . S Onde: é o fluxo útil em lúmens (lm), E é o nível médio de iluminamento em lux (tabela) S é a área ambiente em m2 Exemplo: Qual o fluxo útil para uma sala de desenho que mede 8 x 14m ? S = 8 x 14 = 112m2 E = 750 lux (nbr-Itabela) = 750 lm/m2 x 112 m2 = 84.000 lm 2. Sistemas de iluminação Os sistemas de iluminação são classificados conforme a distribuição do fluxo luminoso emitido por determinada luminária. Assim, eles podem ser: direto; semidireto; difuso; semi- indireto; indireto. 3. Coeficiente de utilização (KU) O fluxo luminoso emitido pela fonte (lâmpada) atinge o plano de trabalho vindo de todas as direções e é refletido pelo teto, pelas paredes e pelos refletores das luminárias. 2 Essa reflexão causa perdas e, por isso, apenas uma parte de fluxo total emitido pela fonte é transformado em fluxo útil. O coeficiente de iluminação (KU) determina qual parte do fluxo total será realmente aproveitado. Esse valor é extraído de uma tabela e depende de quatro fatores: curva de distribuição; absorção de luz por parte da luminária; refletância das paredes e tetos; índice do local (K). Os dois primeiros fatores são características da luminária e variam de acordo com as especificações do fabricante. 4. Refletância de paredes e teto É a capacidade de refletir a luz que incide sobre eles e é representada em porcentagem. Veja tabela a seguir: Cor % Teto branco 75% Teto de cores claras 50% Paredes brancas 50% Paredes de cores claras 30% Paredes de cores escuras 10% 5. Índice do local (K) É uma função das paredes do recinto e da altura da luminária em relação ao plano de trabalho. Esse índice é usado na escolha do coeficiente de utilização (KU). O índice do local pode ser expresso por meio de letras ou números. Veja a correspondência entre essas representações na tabela a seguir: Índice do local Índice médio Limites Índice do local Índice médio limites A 6,0 4,5 ou mais F 1,5 1,35 a 1,75 B 4,0 3,5 a 4,5 G 1,25 1,12 a 1,38 C 3,0 2,75 a 3,5 H 1,0 0,9 a 1,12 D 2,5 2,25 a 2,75 I 0,8 0,7 a 0,9 E 2,0 1,75 a 2,25 J 0,6 Menos que 0,7 Esse índice é calculado por meio de duas fórmulas: a) Para os sistemas de iluminação direto, semidireto e difuso: )BA(h AB K b) Para o sistema semi-indireto e indireto: )BA(h́2 AB3 K 3 Onde: A é a largura em metros; B é o comprimento em metros; h é a altura da luminária em relação ao plano de trabalho; h´ é a altura do teto em metros acima do plano de trabalho. A figura a seguir ilustra as distâncias h. A altura do plano de trabalho, a menos que haja especificação em contrário, é de 0,75m. A altura da luminária, por sua vez, corresponde a 2/3 da distância entre o teto e o plano de trabalho. Exemplo: Calcular o índice do local (K) de uma sala de desenho com 14m de comprimento, 8m de largura e 5m de altura, com sistema de iluminação semi-indireta. Inicialmente calcula-se h’: m25,475,05'h 79,1 187 336 )148(25,42 1483 )('2 3 x xx BAh AB K Consultando a tabela, vemos que o valor encontrado no cálculo (1,79) está entre os limites de 1,75 e 2,25, cujo índice médio é 2,0 e que corresponde à letra E. Determinação do coeficiente de utilização (Ku) O coeficiente de utilização é determinado a partir do fator de refletância, o índice do local (K) e com o auxílio de uma tabela de Coeficiente de Utilização (Anexo 2). Usando como exemplo a sala de desenho já mencionada, para determinar o KU, deve-se fazer o seguinte: a) Encontrar na tabela o tipo de luminária a ser usada (por exemplo, a número 11, para lâmpadas fluorescentes). b) Encontrar na tabela a intersecção entre o índice local e a refletância das paredes (50%) e do teto (75%) referentes à utilização da luminária 11. c) O coeficiente de utilização encontrado por esse processo é 0,66. Esse valor juntamente com o coeficiente de depreciação será usado para calcular o fluxo luminoso total. 6. Coeficiente de depreciação 4 A luminosidade resultante de uma instalação de iluminação em qualquer ambiente diminui progressivamente durante o uso devido ao aumento da poeira nas lâmpadas e à diminuição do fluxo luminoso das lâmpadas. Por isso, o projeto de instalação deve incluir esse coeficiente de depreciação (Km) que fica em torno de 0,7. Fluxo total O fluxo total de iluminação é calculado com os valores do fluxo útil, de KU e KM, ou seja: KmKu . 1 Assim, usando os valores já calculados como exemplo, o fluxo luminoso para uma sala de desenho de 14m de comprimento, 8m de largura e 5m de altura, é de: lm818.181 7,0.66,0 000.84 1 7. Distribuição de luminárias no recinto Do ponto de vista técnico, quanto mais luminárias houver no recinto, mais uniforme será a iluminação. Todavia, o fator econômico é muito importante. Assim, é necessário que o número de luminárias seja o mínimo aceito dentro dos padrões técnicos. Dois fatores determinam o número e a distribuição das luminárias em um ambiente: o número de lâmpadas necessárias; a distância entre as luminárias. O número de lâmpadas é calculado a partir do fluxo total de iluminação. Como vimos no nosso exemplo, o fluxo total da sala de desenho é de 242.424 lm. Se forem usadas lâmpadas fluorescentes de 40W que fornecem 2900 lm cada, teremos: lâmpadas lamplmde lâmpadasdeno 69,62 2900 818.181 1 1 . A partir do número de lâmpadas é possível calcular a quantidade de luminárias necessárias. Se forem usadas luminárias de quatro lâmpadas. Teremos: 67,15 4 69,62 4 min lâmpadasdetotal áriasludeTotal São necessárias 16 luminárias na sala de desenho do exemplo. A distância entre as luminárias depende do tipo usado e a maior distância permissível entre elas corresponde à altura da fonte em relação ao plano de trabalho. 5 Para determinar a exata localização da luminária, devemos dividir a área a ser iluminada em áreas menores de acordo com o número de luminárias previamente determinado. O centro de cada uma dessas áreas menores deve ser um ponto de luz. Veja ilustração a seguir. 6 Tabela de coeficiente de utilização (Ku) Luminária teto 75% 50% Descrição paredes 50 % 30 % 10 % 50 % 30 % 10 % Índice do local Coeficientes de utilização J .40 .38 .36 .39 .38 .36 Tetos altos. Lâmpadas incandescentes ou de vapor do Mercúrio. Espaçamento máximo entre aparelhos = altura de montagem x 0,9 1 I .48 .46 .46 .47 .46 .46 H .51 .50 .50 50 50 49 G 55 54 54 54 52 52 0 F 58 56 55 55 55 54 70 E 60 59 58 59 58 57 D 64 61 60 62 60 60 C 65 63 61 63 62 60 B 65 64 63 64 62 62 D = 0,55 A 66 65 64 64 63 62 J 32 25 21 32 25 21 Refletor industrial de ferro esmaltado Espaçamento máximo entre aparelhos = altura demontagem x 1,0 2 I 41 33 29 39 33 28 H 47 40 35 46 39 34 G 53 46 42 52 46 41 0 F 58 51 45 56 50 46 83 E 64 56 53 62 57 53 D 68 57 58 66 61 57 C 71 58 62 69 65 61 B 75 71 68 73 70 66 D = 0,75 A 78 75 72 76 73 71 J 36 29 25 36 29 25 Refletor industrial de ferro esmaltado ara lâmpadas incandescentes Espaçamento máximo entre aparelhos = altura de montagem x 0,9 3 I 45 38 33 44 37 33 H 52 45 40 51 44 40 G 58 51 47 55 51 46 0 F 63 56 52 63 55 52 85 E 69 63 59 67 63 58 D 73 68 64 71 67 63 C 76 71 68 76 71 67 B 80 76 73 79 76 73 D = 0,77 A 83 80 77 82 79 77 7 Tabela de coeficiente de utilização (continuação) Luminária teto 75% 50% Descrição paredes 50 % 30 % 10 % 50 % 30 % 10 % Índice do local Coeficientes de utilização J 40 35 37 34 35 32 Refletor industrial de ferro esmaltado para lâmpadas de vapor de Mercúrio Espaçamento máximo entre aparelhos = altura de montagem x 0,9 4 I 47 43 40 46 42 40 H 52 48 45 51 47 45 G 56 52 50 55 52 50 0 F 59 56 53 58 55 53 70 E 63 60 55 62 59 57 D 65 63 61 64 62 60 C 67 65 63 66 64 62 B 69 67 65 67 66 65 D = 0,70 A 70 68 67 69 67 55 J 52 47 43 51 47 43 Aparelho de embutir para lâmpada refletora R-40 de 150W Espaçamento máximo entre aparelhos = altura de montagem x 0,5 5 I 61 55 52 60 55 52 H 66 61 58 65 61 58 G 71 67 63 70 66 63 0 F 74 70 67 73 70 68 85 E 78 75 72 77 74 72 D 81 78 76 79 77 73 C 83 80 78 81 79 77 B 85 82 81 83 81 80 D = 0,85 A 86 84 82 84 83 81 J 27 25 24 27 25 24 Aparelho de embutir para lâmpada refletora R-40 de 150W Espaçamento máximo entre aparelhos = altura de montagem x 0,5 6 I 29 28 27 29 28 27 H 31 30 29 30 29 28 G 32 31 30 32 31 30 0 F 33 32 31 32 32 31 35 E 34 33 32 34 33 32 D 35 34 33 34 34 33 C 35 34 34 35 34 34 B 35 35 35 35 35 34 D = 0,85 A 36 35 35 36 35 35 8 Tabela de coeficiente de utilização (continuação) Luminária teto 75% 50% Descrição paredes 50 % 30 % 10 % 50 % 30 % 10 % Índice do local Coeficientes de utilização J 27 24 24 27 24 21 Aparelho de embutir para lâmpadas incandescentes Espaçamento máximo entre aparelhos = altura de montagem x 0,5 7 I 32 29 26 32 29 26 H 36 33 30 36 32 30 G 40 36 34 39 36 34 0 F 42 39 37 41 39 36 50 E 44 42 40 44 42 40 D 46 44 43 45 44 42 C 48 46 44 47 45 44 B 49 48 46 48 47 46 D = 0,85 A 50 49 48 49 48 47 J 23 19 15 21 17 15 Globos de vidro fechados Espaçamento máximo entre aparelhos = altura de montagem x 1,0 8 I 29 24 22 26 22 19 H 33 28 25 29 26 23 G 37 32 28 32 28 26 0 F 40 35 32 35 31 28 45 E 44 40 36 39 35 32 D 48 43 39 42 38 35 C 51 46 42 44 40 37 B 55 50 45 48 44 41 D = 0,70 A 57 53 49 50 46 43 J 17 13 11 11 09 08 Aparelho incandescente para iluminação indireta Espaçamento máximo entre aparelhos = altura de montagem x 11 9 I 21 17 15 14 12 10 H 25 21 18 18 14 12 G 28 24 21 20 16 14 RS F 31 27 23 21 18 16 0 E 35 31 28 24 20 18 D 39 34 31 26 23 21 C 41 37 34 27 25 23 B 46 42 39 30 28 26 D = 0,70 A 48 44 42 32 30 28 9 Tabela de coeficiente de utilização (continuação) Luminária teto 75% 50% Descrição paredes 50 % 30 % 10 % 50 % 30 % 10 % Índice do local Coeficientes de utilização J 09 07 06 07 05 04 Sanca com lâmpadas fluorescentes 10 I 13 10 08 08 07 06 H 16 13 10 10 09 07 G 20 16 14 13 11 10 F 21 18 17 15 13 11 E 25 22 20 17 15 14 D 28 26 24 20 19 17 C 31 28 26 21 20 20 B 32 30 28 22 21 20 D = 0,60 A 35 34 32 24 23 21 J 35 28 28 24 28 24 Luminária industrial do tipo Miller Espaçamento máximo entre aparelhos = altura de montagem x 1,0 11 I 43 36 36 32 35 31 H 49 43 43 38 42 38 G 56 49 49 45 48 43 0 F 60 54 54 50 53 49 75 E 66 61 61 56 59 55 D 69 65 65 61 63 59 C 72 68 68 65 65 63 B 76 72 72 71 70 68 D = 0,70 A 78 76 76 73 73 71 J 29 24 20 28 13 19 Luminária comercial Espaçamento máximo entre aparelhos = altura de montagem x 1,0 12 I 36 30 26 34 30 26 H 41 36 32 40 35 31 G 46 41 37 45 40 36 35 F 50 46 44 48 44 40 45 E 56 51 47 53 49 46 D 59 55 53 56 53 51 C 62 58 55 59 55 52 B 65 62 59 61 59 56 D = 0,75 A 66 64 61 63 61 59 10 Tabela de coeficiente de utilização (continuação) Luminária teto 75% 50% Descrição paredes 50 % 30 % 10 % 50 % 30 % 10 % Índice do local Coeficientes de utilização J 27 23 21 27 23 21 Refletor parabólico duplo para duas lâmpadas fluorescentes Espaçamento máximo entre aparelhos = altura de montagem x 0,5 13 I 32 29 26 32 28 26 H 36 33 30 35 32 30 G 39 36 34 38 36 34 0 F 42 39 37 41 38 36 50 E 44 42 40 44 42 40 D 46 44 42 45 44 42 C 47 46 44 47 45 44 B 49 48 46 48 47 46 D = 0,75 A 50 49 48 49 48 47 J 29 24 21 28 24 21 Refletor com vidro esfriado Espaçamento máximo entre aparelhos = altura de montagem x 0,9 14 I 35 34 27 34 30 27 H 39 35 32 38 35 32 G 43 39 36 42 39 36 0 F 46 42 39 45 42 38 55 E 48 46 43 48 46 43 D 51 48 46 50 48 46 C 52 50 48 52 50 48 B 54 52 51 54 52 50 D = 0,70 A 55 54 52 55 53 52 J 25 21 18 25 21 18 Aparelho para embutir com louver Espaçamento máximo entre aparelhos = altura de montagem x 1,0 15 I 31 27 24 31 27 24 H 36 31 28 35 31 28 G 40 36 33 39 36 33 0 F 43 39 36 42 39 39 55 E 46 43 40 46 43 40 D 49 46 43 48 46 43 C 51 48 46 50 48 46 B 53 51 49 52 50 49 D = 0,70 A 54 53 51 54 52 51 11 Tabela de coeficiente de utilização (continuação) Luminária teto 75% 50% Descrição paredes 50 % 30 % 10 % 50 % 30 % 10 % Índice do local Coeficientes de utilização J 20 16 13 20 16 13 Aparelho para embutir com plástico Espaçamento máximo entre aparelhos = altura de montagem x 1,0 16 I 25 21 18 24 20 18 H 28 24 22 27 24 21 G 32 28 15 31 27 25 0 F 34 30 18 33 30 28 45 E 37 34 32 36 33 31 D 39 36 34 38 36 34 C 40 38 36 39 37 36 B 42 40 39 41 40 38 D = 0,70 A 43 43 41 43 41 40 J 23 19 15 19 14 13 Aparelho com louver Espaçamento máximo entre aparelhos = altura de montagem x 1,1 17 I 29 24 20 24 20 17 H 33 29 26 29 24 21 G 38 33 29 31 27 24 65 F 41 36 33 33 30 27 20 E 46 42 36 37 34 31 D 49 45 41 39 36 33 C 51 47 44 40 38 35 B 53 50 47 42 40 38 D = 0,80 A 54 52 50 43 42 40 J 22 25 20 30 24 20 Calha chanfrada Espaçamento máximo entre aparelhos = altura de montagem x 1,0 18 I 40 32 27 38 31 26 H 49 39 34 44 38 32 G 53 47 40 50 44 39 10 F 58 51 45 55 49 44 80 E 64 58 52 61 56 51 D 68 62 58 65 60 56 C 72 66 62 68 64 61 B 76 71 67 72 69 66 D = 0,80 A 79 75 72 76 72 70 12 Tabela de coeficiente de utilização (continuação) Luminária teto 75% 50% Descrição paredes 50 % 30 % 10 % 50 % 30 % 10 % Índice do local Coeficientes de utilização J 27 23 20 26 22 20 Aparelho indicado para recintos baixos, onde o teto deve ser levemente iluminado Espaçamento máximo entre aparelhos = altura de montagem x 1,0 19 I 33 29 26 32 28 25 H 38 34 30 37 33 30 G 43 38 35 41 37 35 10 F 46 41 39 44 41 39 55 E 50 47 44 48 45 42 D 53 50 47 50 48 46 C 55 52 50 52 50 48 B 57 55 53 54 53 51 D = 0,70 A 59 57 55 56 55 53 J 25 20 17 24 20 17 Aparelho para ser usado com louvers ou plástico Espaçamento máximo entre aparelhos = altura de montagem x 1,1 20 I 31 26 23 29 25 22 H 36 31 28 34 30 27 G 40 36 32 39 35 3210 F 44 40 36 42 38 35 55 E 48 44 41 45 43 40 D 51 48 45 48 46 43 C 53 50 47 51 48 46 B 56 53 51 53 51 50 D = 0,70 A 58 56 54 55 53 57
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