01 Manual luminotécnico pratico

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Manual Luminotcnico Prtico

Desde o incio da iluminao eltrica, h mais de cem anos, vm sendo desenvolvidos sistemas cada vez mais aperfeioados de fontes de luz artificial, caracterizando-se principalmente por um aumento de sua durabilidade e eficincia. A OSRAM tem acompanhado passo a passo essa evoluo, sempre investindo em tecnologia e no preparo do mercado consumidor, fornecendo subsdios aos estudantes, engenheiros, arquitetos e profissionais na luminotcnica; um instrumento til para o exerccio de suas atividades, dentro dos requisitos atuais de eficincia e conservao de energia. Aqui apresentamos uma orientao para a execuo de um projeto luminotcnico: 1 - Conceitos Bsicos de Luminotcnica 2 - Fundamentos do Projeto de Iluminao 3 - Clculo Luminotcnico 4 - Exemplos de Aplicao 5 - Anexos

ContedoConceitos Bsicos de Luminotcnica Grandezas Conceitos Caractersticas das Lmpadas Fundamentos do Projeto de Iluminao Fatores de Influncia na Qualidade da Iluminao Nvel de Iluminncia Adequada Limitao de Ofuscamento Proporo Harmoniosa entre Luminncias Efeitos Luz e Sombra Reproduo de Cores Tonalidade de Cor da Luz Ar-Condicionado e Acstica Fatores de Desempenho Eficincia do Recinto Eficincia da Luminria Fator de Utilizao Clculo da Iluminao Geral (Mtodo das Eficincias) Adequao dos Resultados ao Projeto Clculo de Controle Definio dos Pontos de Iluminao Clculo de Iluminao Dirigida Dimensionamento do Grau de Abertura do Facho Luminoso Avaliao do Consumo Energtico Avaliao de Custos Custos de Investimento Custos de Investimento Clculo de Rentabilidade Exemplos de Aplicao Exemplo 1 - Clculo de Iluminao Geral (Mtodo das Eficincias) Exemplo 2 - Clculo de Iluminncia (Mtodo Ponto a Ponto) Exemplo 3 - Clculo de Iluminao Dirigida (Fonte de Luz com Refletor) Exemplo 4 - Clculo de Iluminao Dirigida (Abertura do Facho de Luz - Fonte de Luz com Refletor) ANEXOS Anexo 1 - Nveis de Iluminncia Recomendveis para Interiores Anexo 2 - Coeficiente de Reflexo de Alguns Materiais e Cores Anexo 3 - Temperatura de Cor (K) e ndice de Reproduo de Cores (IRC / %) Anexo 4 - Eficincia Aproximada de Luminrias Anexo 5 - Tabela de Eficincia do Recinto Anexo 6 - Acessrios para Lmpadas

1

2

3

4

A

2

Conceitos Bsicos de LuminotcnicaAs grandezas e conceitos a seguir relacionados so fundamentais para o entendimento dos elementos da luminotcnica. As definies so extradas do Dicionrio Brasileiro de Eletricidade reproduzidas das normas tcnicas da Associao Brasileria de Normas Tcnicas - ABNT.nm101311 9 7 5 3

A cada definio, seguemse as unidades de medida e smbolo grfico do Quadro de Unidades de Medida, do Sistema Internacional - SI, alm de interpretaes e comentrios destinados a facilitar o seu entendimento.

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Ondas largas Ondas mdias Ondas Curtas Ondas ultra-curtas Televiso Radar Infravermelho Luz Ultravioleta Raios X Raios gama

10 10

nm - 780

10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10

-1 -3 -5 -7 -9 -11

-610 -590 -570 -500 -450

Raios csmicos Fig. 1: Espectro Eletromagntico -380

-15

GrandezasUma fonte de radiao emite ondas eletromagnticas. Elas possuem diferentes comprimentos, e o olho humano sensvel a somente alguns. Luz , portanto, a radiao eletromagntica capaz de produzir uma sensao visual. (Figura 1) A sensibilidade visual para a luz varia no s de acordo com o comprimento de onda da radiao, mas tambm com a luminosidade. A curva de sensibilidade do olho humano, demonstra que radiaes de menor comprimento de

onda (violeta e azul) geram maior intensidade de sensao luminosa quando h pouca luz (p. ex. Crepsculo, noite, etc.), enquanto as radiaes de maior comprimento de onda (laranja e vermelho) se comportam ao contrrio. Este fenmeno se denomina Efeito Purkinje. (Figura 2) Fluxo Luminoso a radiao total da fonte luminosa, entre os limites de comprimento de onda mencionados (380 e 780 nm). (Figura 3)

Fig. 2: Curva de sensibilidade do olho a radiaes monocromticas 100 % 80 60 40 20 0 300 UV 400 500 Luz 600 700 nm IV 380 780 Noite Dia

Fluxo Luminoso (lm)Fig. 3:

O fluxo luminoso a quantidade de luz emitida por uma fonte, medida em lmens, na tenso nominal de funcionamento.

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Conceitos Bsicos de Luminotcnica ConceitosSe a fonte luminosa irradiasse a luz uniformemente em todas as direes, o Fluxo Luminoso se distribuiria na forma de uma esfera. Tal fato, porm, quase impossvel de acontecer, razo pela qual necessrio medir o valor dos lmens emitidos em cada direo. Essa direo representada por vetores, cujo comprimento indica a Intensidade Luminosa. Portanto, o Fluxo Luminoso irradiado na direo de umFig. 4: Intensidade Luminosa

determinado ponto. (Figura 4) Se num plano transversal lmpada, todos os vetores que dela se originam tiverem suas extremidades ligadas por um trao, obtm-se a Curva de Distribuio Luminosa (CDL). Em outras palavras, a representao da Intensidade Luminosa em todos os ngulos em que ela direcionada num plano. (Figura 5) Para a uniformizao dos valores das curvas, geralmente essas so referidas a 1000 lm. Intensidade Luminosa (cd)Expressa em candelas, a intensidade do fluxo luminoso de uma fonte de luz com refletor ou de uma luminria, projetado em uma determinada direo. Uma candela a intensidade luminosa de uma fonte pontual que emite um fluxo luminoso de um lmen em um ngulo slido de um esferoradiano.

Nesse caso, necessrio multiplicar-se o valor encontrado na CDL pelo Fluxo Luminoso da lmpada em questo e dividir o resultado por 1000 lm. A luz que uma lmpada irradia, relacionada superfcie na qual incide, define uma nova grandeza luminotcnica, denominada de Iluminamento ou Iluminncia. (Figura 6) Em outras palavras, a equao que expressa essa grandeza : E= A

Como Fluxo Luminoso no distribudo uniformemente, a Iluminncia no ser a mesma em todos os pontos da rea em questo. Considera-se por isso a Iluminncia Mdia (Em). Existem normas especificando o valor mnimo de Em, para ambientes diferenciados pela atividade exercida. Alguns dos exemplos mais importantes esto relacionados no anexo 1.

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Fig. 5: Curva de Distribuio de Intensidades Luminosas no plano transversal e longitudinal para uma lmpada fluorescente isolada (A) ou associada a um refletor (B)180 160 140 7 6 5 4 3 2 175 155 135 125 115 100 95 90 85 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 75 65 55 45 35 25 0 5 15 Para 1000 lm

120 120 80 40 cd 40 80 120 60 90

OSRAM

Smbolo : I Unidade : cd (candela)

Fig. 6: Iluminncia Smbolo : E Unidade : lux (lx)

C90-270 C0-180

0

20

40

Iluminncia (E)Expressa em lux (lx), indica o fluxo luminoso de uma fonte de luz que incide sobre uma superfcie situada uma certa distncia desta fonte. a relao entre intensidade luminosa e o quadrado da distncia(l/d). Na prtica, a quantidade de luz

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OSRAM

A

B

180.5onLuxm eter

Curva de Distribuio LuminosaA distribuio espacial da intensidade luminosa de uma lmpada refletora ou de uma luminria definida como a distribuio luminosa na superfcie. conhecida como curva de distribuio luminosa que apresentada em coordenadas polares (cd/1000 lm) para

dentro de um ambiente, e pode ser medida com o auxlio de um luxmetro. Para obter conforto visual, considerando a atividade que se realiza, so necessrios certos nveis de iluminncia mdios. Os mesmos so recomendados por normas tcnicas (ABNT - NBR 5523).

diferentes planos. So estas curvas que indicam se, a lmpada ou luminria, tm uma distribuio de luz concentrada, difusa, simtrica, assimtrica etc. de luz com refletor ou de uma luminria, projetado em uma determinada direo. Uma candela a intensidade luminosa de uma fonte pontual que emite um fluxo luminoso de um lmen em um ngulo slido de um esferoradiano.

Conceitos Bsicos de LuminotcnicaDas grandezas mencionadas, nenhuma visvel, isto , os raios de luz no so vistos, a menos que sejam refletidos em uma superfcie e a transmitam a sensao de claridade aos olhos. Essa sensao de claridade chamada de Luminncia. (Figura 7) Em outras palavras, a Intensidade Luminosa que emana de uma superfcie, pela sua superfcie aparente. (Figura 8) A equao que permite sua determinao : L= A cos Como difcil medir-se a Intensidade Luminosa () que provm de um corpo no radiante (atravs de reflexo), pode-se recorrer a outra frmula, a saber: L= E Fig. 7: Iluminncia Luz incidente no visvel

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onde = Refletncia ou Coeficiente de Reflexo E = Iluminncia sobre essa superfcie, em lx Como os objetos refletem a luz diferentemente uns dos outros, fica explicado porque a mesma Iluminncia pode dar origem a Luminncias diferentes. Vale lembrar que o Coeficiente de Reflexo a relao entre o Fluxo Luminoso refletido e o Fluxo Luminoso incidente em uma superfcie. Esse coeficiente geralmente dado em tabelas, cujos valores so funo das cores e dos materiais utilizados (anexo 2).

Luminncia Luz refletida visvel

onde L = Luminncia, em cd/m = Intensidade Luminosa, em cd A = rea projetada, em m = ngulo considerado, em graus

Luminncia Smbolo : L Unidade : cd / m (candelas / m)

Luminncia (L)Medida em cd/m , a intensidade luminosa produzida ou refletida por uma superfcie existente.

Fig. 8: Representao da superfcie aparente e ngulo considerado para clculo da Luminncia. Superfcie Aparente A . cos

Superfcie iluminada A

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Conceitos Bsicos de Luminotcnica Caractersticas das LmpadasAs lmpadas se diferenciam entre si no s pelos diferentes Fluxos Luminosos que elas irradiam, mas tambm pelas diferentes potncias que consomem. Para poder compar-las, necessrio que se saiba quantos lmens so gerados por watt absorvido. A essa grandeza d-se o nome de Eficincia Energtica (antigo "Rendimento Luminoso"). (Figura 10) Em aspecto visual, admitese que bastante difcil a ava