Estudos Luminotécnicos: Conceitos e Aplicações Práticas

Instalações Industriais Material Teórico Responsável pelo Conteúdo Prof Me Robmilson Simões Gundim Revisão Textual Prof Me Luciano Vieira Francisco Desenvolvimento dos Principais Conceitos Referentes a Estudos Luminotécnicos Segundo a Norma Vigente Fundamentos Conceituação sobre Iluminação de Interiores Parâmetros Técnicos Utilizados em Estudos Luminotécnicos Método dos Lumens Exemplo de Aplicação do Método dos Lumens Utilização de Ferramenta Computacional Simulação do Estudo Luminotécnico Utilizando a Ferramenta Computacional DIALux Evo 80 Compreender e aplicar os principais conceitos relacionados à luminotécnica Identifi car os métodos de cálculo mais usuais nessa área de conhecimento OBJETIVOS DE APRENDIZADO Desenvolvimento dos Principais Conceitos Referentes a Estudos Luminotécnicos Segundo a Norma Vigente Orientações de estudo Para que o conteúdo desta Disciplina seja bem aproveitado e haja maior aplicabilidade na sua formação acadêmica e atuação profissional siga algumas recomendações básicas Assim Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte da sua rotina Por exemplo você poderá determinar um dia e horário fixos como seu momento do estudo Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar lembrese de que uma alimentação saudável pode proporcionar melhor aproveitamento do estudo No material de cada Unidade há leituras indicadas e entre elas artigos científicos livros vídeos e sites para aprofundar os conhecimentos adquiridos ao longo da Unidade Além disso você tam bém encontrará sugestões de conteúdo extra no item Material Complementar que ampliarão sua interpretação e auxiliarão no pleno entendimento dos temas abordados Após o contato com o conteúdo proposto participe dos debates mediados em fóruns de discus são pois irão auxiliar a verificar o quanto você absorveu de conhecimento além de propiciar o contato com seus colegas e tutores o que se apresenta como rico espaço de troca de ideias e de aprendizagem Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte Mantenha o foco Evite se distrair com as redes sociais Mantenha o foco Evite se distrair com as redes sociais Determine um horário fixo para estudar Aproveite as indicações de Material Complementar Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar lembrese de que uma Não se esqueça de se alimentar e de se manter hidratado Aproveite as Conserve seu material e local de estudos sempre organizados Procure manter contato com seus colegas e tutores para trocar ideias Isso amplia a aprendizagem Seja original Nunca plagie trabalhos UNIDADE Desenvolvimento dos Principais Conceitos Referentes a Estudos Luminotécnicos Segundo a Norma Vigente Fundamentos O estudo luminotécnico consiste em planejar um ambiente iluminado de forma adequada de tal maneira que forneça parâmetros para a criação de um espaço har monioso e agradável A Norma Brasileira de Regulamentação NBR que apresenta os parâmetros para a iluminação de interiores é a NBR ISOCIE 899512013 Embasandose nessa NBR é fundamental que a iluminação em ambientes de estudo e durante a realização de tarefas no trabalho ou em casa sejam adequadas conforme a atividade Em resumo a iluminação deve atender às necessidades quan titativas e qualitativas de cada tipo de atividade Assim a iluminação aplicada conforme a Norma deve garantir Conforto visual sensação de bemestar Desempenho visual facilitar tarefas visuais Segurança visual auxílio na visualização ao redor Para satisfazer às exigências e recomendações da referida Norma existem méto dos de cálculo que devem ser aplicados dos quais os mais comuns serão apresen tados a seguir Conceituação sobre Iluminação de Interiores Considerando a iluminação artificial como a solução mais adequada para clare ar ambientes em que ocorre a realização de tarefas fazse necessário considerar alguns parâmetros essenciais na escolha do tipo de lâmpada a ser utilizada Um desses parâmetros é a aparência da cor descrita pela sua temperatura de cor Tcp dada em Kelvin de modo que quanto mais branca for a cor da lâmpada mais clara será a iluminação geralmente comparada ao meiodia no entanto quanto mais amarelada a lâmpada mais se comparará ao entardecer Assim as cores mais brancas são mais indicadas para atividades que exijam mais iluminação e as amarelas quando se deseja maior sensação de conforto Em outras palavras a temperatura da cor Tcp expressa a aparência da cor da luz Quanto maior o valor em Kelvin mais branca será a cor da luz Geralmente as lâmpadas são divididas em três grupos conforme as suas tem peraturas de cor correlatas Tabela 1 Temperaturas de cor para luz quente neutra e fria Aparência da cor Temperatura K Características do ambiente Quente Até 3300 Ambiente amigável íntimo pessoal e exclusivo Intermediária neutra De 3300 a 5300 Ambiente amigável convidativo e intenso Fria Maior que 5300 Ambiente claro limpo preciso e eficiente Fonte Adaptada da NBR 89951 2013 p 9 8 Outro parâmetro significativo é ser considerado principalmente na escolha do tipo de lâmpada e sistema de iluminação é utilizado o índice de reprodução de cores Ra o qual se refere à capacidade de reprodução das cores dos objetos O seu valor varia de 0 a 100 e quanto mais alto o valor de Ra melhor será a capacidade de reprodução de cores Parâmetros Técnicos Utilizados em Estudos Luminotécnicos Além dos expostos para a realização de estudos luminotécnicos são utilizados outros parâmetros os quais são aplicados nos métodos de cálculos Inicialmente apesar de não entrar de forma direta no cálculo vale relembrar o conceito da luz visível Somos cercados de ondas eletromagnéticas sons da transmissão de rádios televisores telefones celulares entre outros recursos A luz é a faixa de ondas eletromagnéticas visíveis ao ser humano Fluxo luminoso Ø portanto referese à radiação de luz gerada pela lâmpada e a sua unidade de medida é o lumen lm Iluminância é a medida de densidade do fluxo luminoso sobre uma superfície Assim é determinada pela razão do fluxo luminoso da área a ser estudada como pode ser visto a seguir e a sua unidade de medida é o lux EØlmm²lux UNIDADE Desenvolvimento dos Principais Conceitos Referentes a Estudos Luminotécnicos Segundo a Norma Vigente Como a iluminância não é a mesma em todos os pontos da superfície a NBR ISOCIE 899512013 determina os níveis de iluminância média bem como a iluminância no entorno imediato de atividades Esses dados estão disponíveis nos recortes das tabelas da Norma representados aqui pelas tabelas 2 3 e 4 respectivamente Tabela 2 Recorte da tabela para planejamento dos ambientes áreas tarefas e atividades com a especificação da iluminância do ofuscamento e da qualidade da cor Fonte Adaptada da NBR 89951 2013 p 12 Tabela 3 Recorte da tabela para planejamento dos ambientes áreas tarefas e atividades com a especificação da iluminância ofuscamento e qualidade da cor Fonte Adaptada da NBR 89951 2013 p 20 10 11 Tabela 4 Recorte da tabela da iluminância no entorno imediato Iluminância da tarefa lux Iluminância do entorno imediato lux 750 500 500 300 300 200 200 Mesma iluminância da área de tarefa Fonte Adaptada da NBR 89951 2013 p 5 A variação da iluminância é de 20 a 5000 lux dependendo da atividade Na Figura a seguir podese notar o resultado harmonioso de uma iluminação pre zando pelo conforto Figura 2 Fluxo luminoso de ambiente interno Fonte Getty Images Nas tabelas 2 e 3 pode ser visto em uma das colunas de cada Tabela outro pa râmetro importante referente a projetos luminotécnicos tratase do ofuscamento denominado UGRL A Norma define ofuscamento como a sensação visual produzida por áreas bri lhantes dentro do campo de visão podendo provocar desconforto ou inabilidade para a execução de tarefas É fundamental limitar o ofuscamento com o propósito de prevenir erros fadigas eou acidentes Para limitar possíveis luminâncias exteriores excessivas advindas pelas janelas utilizamse anteparos tais como brises persianas entre outros e interiores pelas próprias luminárias utilizamse difusores Existem angulações mínimas estabelecidas na NBR ISOCIE 899512013 para os difusores de luminâncias originadas nas lâmpadas Conforme a Norma por exemplo para lâmpadas fluorescentes devese adotar difusores com ângulo α 15 graus A NBR especifica os valores dos ângulos de corte mínimo para outros tipos de lâmpadas 11 Para reforçar a identificação dos parâmetros estudados a seguir o recorte da Tabela apresenta o exemplo de iluminância media Em índice de ofuscamento UGR e o índice de reprodução de cores Ra de uma sala de aula Tabela 5 Recorte da tabela para o planejamento de uma sala de aula para adultos com a especificação da iluminância do ofuscamento e da qualidade da cor Tipo de ambiente tarefa ou atividade Em lux UGR Ra Observações Salas de aulas noturnas classes e educação de adultos 500 19 80 Fonte Adaptada da NBR 89951 2013 p 20 Método dos Lumens Um dos métodos mais comumente utilizados na realização do estudo luminotécnico de um ambiente interno é o dos lumens O referido método considera o tipo de atividade as cores internas das paredes de piso e do teto a altura da luminária em relação ao plano de trabalho e a depreciação do sistema de iluminação Nada melhor que um exemplo para apresentar a aplicação do método dos lumens Exemplo de Aplicação do Método dos Lumens Considerando uma sala de aula para adultos em período noturno determinamos o sistema de iluminação que deve ser utilizado de forma a atender à norma técnica vigente Para tanto temos As dimensões da sala comprimento C 9 m largura L 7 m altura A 3 m A altura das carteiras 08 m As cores do teto e das paredes são brancas e o piso é de madeira O ambiente tem índice de poluição considerado normal Existem outras sequências similares mas neste material teórico a sugestão é iniciar pela escolha da luminária Para tal opção comume verificase o tipo de atividade de lâmpada os custos envolvidos e fatores decorativos Na medida do possível são escolhidas luminárias com difusores para auxiliar contra os possíveis ofuscamentos Assim a luminária escolhida neste exemplo é a de embutir da Philips composta por duas lâmpadas de 35 W identificadas por TBS298 2 x TL5 35 W HFP M6 15 O Fu interrelaciona as refletâncias do teto das paredes e do piso versus o fluxo luminoso gerado pela fonte de iluminação e recebido no plano de trabalho Neste exemplo inicialmente serão considerados os seguintes índices de refletâncias Tabela 6 Índices de refl etâncias fatores de manutenção Local Cores Branca Clara Média Teto 80 70 50 Paredes 50 30 10 Piso 30 20 10 Fonte Adaptada do Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial 2014 p 173 Considerando os dados fornecidos no exemplo encontramse respectivas refle tâncias teto branco 80 paredes brancas 50 piso de madeira 10 Agora com os dados de refletâncias e de posse da tabela fornecida pelo fabri cante com os fatores de utilização da luminária escolhida determinase o Fu Tabela 7 Recorte da tabela do fabricante com os fatores de utilização da luminária TBS298 2 x TL5 35 W HFP M6 Room Index K Refl ectances for ceiling walls and working plane CIE 080 080 070 070 070 070 050 050 030 030 000 050 050 050 050 050 030 030 010 030 010 000 030 010 030 020 010 010 010 010 010 010 000 060 045 043 045 043 043 038 038 035 037 035 034 080 054 050 053 051 050 046 045 042 045 042 041 100 060 056 059 057 056 052 051 048 051 048 047 125 068 061 065 063 060 057 058 054 056 053 052 150 071 064 069 066 064 060 060 057 059 057 056 200 077 069 075 072 068 066 065 063 064 062 061 250 081 071 079 075 071 069 068 066 067 065 064 300 084 073 081 077 072 071 070 068 069 067 066 400 087 075 084 079 074 073 071 070 070 069 068 500 088 076 086 080 075 074 073 072 071 070 069 Fonte Adaptada do Catálogo Philips de iluminação internacional Assim cruzando os dados de refletância e índice do local K determinados na Tabela 7 encontrase o fator de utilização Fu 069 neste caso representando 69 de refletância no ambiente estudado Note que o índice do local K encontrado foi de 187 e que na Tabela de fator de utilização não há esse valor especificamente assim utilizase o valor mais próximo como referência que neste caso foi K 20 ver destaque na Tabela 7 Explor O passo seguinte é a determinação do fator de manutenção Fm 15 Com o tempo as luminárias e lâmpadas naturalmente acumulam poeira fazendo com que a eficiência luminosa não seja a mesma Por isso aplicase o fator de manutenção com o objetivo de correção de futuras perdas Para lâmpadas fluorescentes de forma simplificada geralmente utilizamse os seguintes fatores Podese considerar um ambiente limpo aquele que tenha baixa geração de poeira e consequente pequeno acúmulo como por exemplo enfermarias e laboratórios entre outros similares No entanto em ambientes com alto índice de poeira são considerados sujos como por exemplo marcenarias ou locais que manuseiem negro de fumo em processos industriais O próximo passo é determinar a quantidade de luminárias a serem utilizadas Para isso a partir do fluxo total encontrado devese verificar o fluxo luminoso da luminária escolhida possibilitando assim a determinação do número de luminárias No exemplo a luminária escolhida utiliza duas lâmpadas de 35 W Buscando o valor do fluxo luminoso de uma lâmpada no catálogo do fabricante em estudo podese encontrar o fluxo luminoso da luminária de 35 W Na Tabela 9 notase em um dos destaques que o fluxo luminoso de cada lâmpada é de 3325 lm Dessa forma o fluxo luminoso da luminária fica 6650 lm pois as luminárias escolhidas têm duas lâmpadas Assim com o fluxo luminoso total e com o fluxo luminoso de cada luminária determinase a quantidade de luminárias necessárias para o ambiente estudado n de luminárias Φ Total Φ Lâmpada 2 57065 3325 2 n de luminárias 858 Na sala de aula para adultos aqui estudada em período noturno o sistema de iluminação que deve ser utilizado de forma a atender a norma técnica vigente será de no mínimo oito luminárias considerando as luminárias com duas lâmpadas de 35 W com fluxo luminoso de 6650 lm cada as quais devem ser uniformemente distribuídas no ambiente Apesar do resultado do número de luminárias ter sido de 858 podendose levar a pensar em arredondar em nove luminárias levandose em consideração as dimensões das luminárias o formato da sala a disposição dos objetos carteiras cadeiras lousa etc e principalmente por aproximação de 85 luminárias optouse neste caso por oito luminárias Vale reforçar portanto que a partir do número de luminárias obtidas devese planejar a sua distribuição tão uniformemente quanto possível de forma que o fluxo luminoso total produzido seja bem distribuído na área de trabalho UNIDADE Desenvolvimento dos Principais Conceitos Referentes a Estudos Luminotécnicos Segundo a Norma Vigente Utilização de Ferramenta Computacional Como apresentado o método dos lumens é prático e amplamente utilizado em estudos luminotécnicos pois é uma técnica que exige cuidado atenção na análise e aplicação dos dados característicos levantados mas uma vez seguindo os passos clássicos o método permite a determinação da quantidade de luminárias e isto fei to reunindo as dimensões da luminária escolhida e as dimensões do espaço a ser iluminado definese qual a melhor distribuição no ambiente No entanto realizar o estudo luminotécnico com maior precisão levando em consi deração todos os aspectos e parâmetros apresentados na NBR ISOCIE 899512013 tais como ofuscamento índice de reprodução de cores temperatura da cor índices de reflexão de teto paredes piso e também de objetos não é tarefa tão simples Assim outra forma de realização de estudos luminotécnicos com maior precisão e confiabilidade é utilizando ferramentas computacionais Existem diversas ferra mentas especializadas com a mesma finalidade mas neste estudo apenas para demonstração do resultado do exemplo desenvolvido foi utilizado o DIALux 80 que é livre bastando cadastrarse no fornecedor via internet e instalálo Existem tutoriais disponibilizados pelo próprio fornecedor mas ao longo do tempo só cres cem tutoriais apresentados por especialistas eou estudiosos no assunto A escolha pela ferramenta computacional DIALux também se deu por ser reco nhecida internacionalmente estar em conformidade com a norma vigente e prin cipalmente por passar por atualizações e melhorias constantes Além disso para manter a versão atualizada é simples pois a própria ferramenta sugere o caminho bastando para isto ter acesso à internet Como visto apesar de o método dos lumens ser eficaz é possível realizar então um estudo luminotécnico utilizando uma ferramenta computacional No entanto como será que ficaria o resultado do exemplo estudado O caso a seguir apresenta essa simulação Então vamos lá Explor Simulação do Estudo Luminotécnico Utilizando a Ferramenta Computacional DIALux Evo 80 Não caberia apresentar o passo a passo do uso da ferramenta neste Material teórico pois isso o estenderia demasiadamente mas vale verificar o alcançado e analisar os resultados comparando o estudo aplicado com a simulação A Figura 8 apresenta o resultado da simulação após a inserção das mesmas características do ambiente estudado utilizando a ferramenta computacional DIALux 80 18 19 Figura 8 Ilustração da distribuição das luminárias por meio do DIALux 80 Fonte Acervo do conteudista Notase na Figura 8 que a quantidade de luminárias é a mesma à determina da no método dos lumens ou seja oito luminárias com a vantagem de que a ferramenta possibilita a visualização da distribuição das luminárias e principal mente da distribuição do fluxo luminoso no plano de trabalho que neste caso é de no mínimo 500 luxes Além disso a ferramenta já leva em consideração todos os parâmetros necessários e apresenta os resultados de forma prática técnica e profissional Além da visualização da distribuição das luminárias e do fluxo luminoso apre senta também outras formas de verificação se o resultado estiver dentro da Norma Figura 9 Dados obtidos na simulação com a ferramenta DIALux 80 Fonte Acervo do conteudista Na Figura 9 podese constatar que o estudo luminotécnico realizado para a sala de aula para adultos está em conformidade com a NBR ISOCIE 899512013 pois ao apresentar o resumo dos resultados notase que a média average do fluxo luminoso obtido de 546 lux está acima do valor estabelecido pela Norma 19 UNIDADE Desenvolvimento dos Principais Conceitos Referentes a Estudos Luminotécnicos Segundo a Norma Vigente para esse tipo de ambiente com 500 lux Além disso outra forma de sinalizar o resultado em conformidade com a Norma é a sinalização visual em cor verde pois se tivesse menor que o estabelecido ficaria em cor vermelha Outra vantagem é que a ferramenta também permite a visualização tridimensio nal 3D do ambiente estudado como pode ser visto na Figura 10 Figura 10 Visualização 3D do ambiente gerado pela ferramenta DIALux 80 Fonte Acervo do conteudista Na Figura 10 podese verificar que a ferramenta permite a inserção de objetos tais como carteiras cadeiras nas variadas formas e cores bem como das paredes dos pisos e tetos com as características dos ambientes de tal forma que o resultado se torna mais próximo da realidade Além do exposto a ferramenta também permite a geração de relatório com várias alternativas do que se deseja inserir apenas para que você tenha uma ideia geral veja a seguinte Figura Figura 11 Recurso da ferramenta DIALux 80 para a geração de relatório Fonte Acervo do conteudista Nas opções dos relatórios por exemplo algo útil é a identificação das medidas das distâncias da distribuição das luminárias o que facilita a instalação Veja o se guinte destaque da Figura anterior no qual podese especificar as medidas confor me as dimensões do ambiente estudado 20 21 Tabela 10 Detalhe de parte do relatório da ferramenta DIALux 80 com a identifi cação das medidas da distribuição das luminárias Philips TBS298 2XTL535W HFP M6 No X m Y m Altura de montagem m Fator de manutenção 1 1125 1750 2965 080 2 3375 1750 2965 080 3 5625 1750 2965 080 4 7875 1750 2965 080 5 1125 5250 2965 080 6 3375 5250 2965 080 7 5625 5250 2965 080 8 7875 5250 2965 080 Importante Você deve ter percebido portanto que o estudo luminotécnico de ambientes interiores pode ser realizado pelo método dos lumens o qual permite alcançar a iluminação ade quada para o ambiente interno de trabalho a ser verificado No entanto vale observar que existem também métodos para o estudo luminotécnico de áreas externas como por exemplo o ponto a ponto o qual não foi objeto de estudo nesta Unidade mas que havendo necessidade em sua vida profissional deve ser pesquisado Trocando ideias Importante Neste Material teórico foram apresentados os fundamentos para a aplicação do método dos lumens referentes ao estudo luminotécnico Iniciamos pelos conceitos ligados aos parâmetros necessários e levados em consideração na Norma técnica vigente chegando à apresentação de uma ferramenta computacional que possibilita aperfeiçoar os resultados alcançados Para reforçar vale observar que a ferramenta computacional DIALux evo 80 utilizada para enriquecer a apresentação dos resultados não inutiliza o método dos lumens aqui trabalhado amplamente utilizado pelo setor Além disso é uma das ferramentas entre tantas outras disponíveis Vale ainda destacar que em instalações industriais é imprescindível a aplicação de estu dos luminotécnicos nos ambientes de trabalho em busca da melhor eficiência do sistema escolhido de iluminação bem como proporcionar maior conforto visual e consequente bemestar aos trabalhadores e usuários em geral podendo assim auxiliar na produtivi dade e nos resultados a serem alcançados Em Síntese 21 UNIDADE Desenvolvimento dos Principais Conceitos Referentes a Estudos Luminotécnicos Segundo a Norma Vigente Material Complementar Indicações para saber mais sobre os assuntos abordados nesta Unidade Livros Instalações elétricas e o projeto de arquitetura CARVALHO JR R de Instalações elétricas e o projeto de arquitetura 8 ed rev São Paulo Edgard Blücher 2018 Instalações elétricas industriais MAMEDE FILHO J Instalações elétricas industriais 7 ed Rio de Janeiro LTC 2010 Segurança e higiene do trabalho ROSSETE C A Segurança e higiene do trabalho São Paulo Pearson Education do Brasil 2015 Fundamentos de instalações elétricas SAMED M A S Fundamentos de instalações elétricas São Paulo Saberes 2017 NR12 segurança em máquinas e equipamentos SANTOS J R dos ZANGIROLAMI J Z NR12 segurança em máquinas e equipamentos São Paulo Érica 2015 22 23 Referências COTRIM A M B Instalações elétricas 5 ed São Paulo Pearson Prentice Hall 2008 Instalações elétricas 4 ed São Paulo Pearson Prentice Hall 2005 LIMA FILHO D L Projetos de instalações elétricas prediais 11 ed São Paulo Érica 2007 SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIAL Sistemas elétricos prediais São Paulo 2014 TAMIETTI R P Condutores elétricos Passo a passo das instalações elétricas residenciais Belo Horizonte MG IEA 2001 p 525 Disponível em https drbmorgLICAO6128153pdf Acesso em 4 mar 2019 23 Cruzeiro do Sul Educacional