Apostila Lum-2S2006

LUMINOTCNICA INOTAS DE AULA 2006

ARQUITETURA E URBANISMO PROF. CRISTINA BRULIO

NOTAS DE AULA LUMINOTCNICA I

INDICEINTRODUO ................................................................................................................................................ 3 CAPTULO I REVISO DE CONCEITOS BSICOS DE ELETRICIDADE ...................................... 4 1) GRANDEZAS FUNDAMENTAIS............................................................................................................ 4 1.1) Campo Eltrico / Diferena de Potencial Eltrico.............................................................................. 4 1.2) Corrente Eltrica(i) / Materiais Condutores e Isolantes ................................................................ 6 1.3) Resistividade / Resistncia / Lei de Ohm ........................................................................................ 8 1.4) Potncia / Energia / Efeito Joule.................................................................................................... 8 1.5) Tarifas .......................................................................................................................................... 10 CAPTULO II - POTNCIAS ATIVA, REATIVA E TOTAL OU APARENTE FATOR DE POTNCIA..................................................................................................................................................... 11 1) RESISTNCIA HMICA, REATNCIA INDUTIVA E REATNCIA CAPACITIVA....................... 11 2) IMPEDNCIA (Z)................................................................................................................................... 12 3. POTNCIAS ATIVA, REATIVA E TOTAL OU APARENTE............................................................... 13 3.1) Potncia Ativa (Pa) ........................................................................................................................... 13 3.2) Potncia Reativa Indutiva (Pr).......................................................................................................... 13 3.3) Potncia Reativa Capacitiva (Pc) ..................................................................................................... 14 3.4) Potncia Total ou Aparente (Pt ou Pap) ........................................................................................... 14 3.5) TRINGULOS DE RESISTNCIAS E POTNCIAS ........................................................................ 14 3.6) Fator de Potncia............................................................................................................................. 15 CAPTULO III - LUMINOTCNICA......................................................................................................... 17 1) QUAIS OS OBJETIVOS DE UM PROJETO LUMINOTCNICO? ....................................................... 17 2) TIPOS DE PROJETOS LUMINOTCNICOS......................................................................................... 17 2.1) Projetos de Ambientes Internos......................................................................................................... 17 2.2) Projetos de Ambientes Externos........................................................................................................ 17 2.3) Projetos de Iluminao de Fachadas e Monumentos........................................................................ 18 2.3.1) Processos de Projeto...................................................................................................................... 19 2.3.2) Estratgia para posicionamento dos pontos de luz ........................................................................ 20 3) CONCEITOS E GRANDEZAS FUNDAMENTAIS ............................................................................... 21 3.1) Espectro da Radiao Visvel (luz visvel) ........................................................................................ 21 3.2) Cores Primrias e Derivadas............................................................................................................ 22 3.3 ) Temperatura de cor.......................................................................................................................... 22 3.4 ) ndice de Reproduo Cromtica..................................................................................................... 24 3.5) Influncia Pisicofisiolgica da Cor................................................................................................... 25 3.6 ) Fluxo Radiante (P)........................................................................................................................... 25 3.7) Intensidade luminosa (I).................................................................................................................... 25 3.8) Fluxo Luminoso () .......................................................................................................................... 26 3.9) Iluminamento ou Iluminncia (E) .................................................................................................... 26 3.10) Luminncia (L)................................................................................................................................ 27 4) PROJETOS LUMINOTCNICOS DE AMBIENTES INTERNOS ........................................................ 28 4.1) Classificao geral dos sistemas de iluminao ............................................................................... 28 4.2) Condies a serem satisfeitas na iluminao.................................................................................... 28 4.3) Medio do iluminamento de interiores............................................................................................ 29 4.4) Controle da iluminao..................................................................................................................... 29 4.5) Elaborao do Projeto de Iluminao Interna Pelo Mtodo dos Lmens ........................................ 30 5) TIPOS DE LMPADAS E SUAS PRINCIPAIS CARACTERSTICAS ................................................ 36 5.1) Lmpadas Incandescentes................................................................................................................. 36 5.2) Lmpadas de Descarga..................................................................................................................... 38 6) ALGUMAS DICAS PARA PROJETOS LUMINOTCNICOS RESIDENCIAIS E COMERCIAIS .. 44 TABELAS ....................................................................................................................................................... 46 CRISTINA LUIZA BRULIO -1-


TABELA 1 ILUMINNCIAS (ILUMINAMENTOS) MDIAS EM LUX................................................. 47 TABELA 2 FATOR DE DEPRECIAO (D) ............................................................................................. 48 TABELA 3 - FATORES DE REFLEXO DE DIFERENTES MATERIAIS DE CORES ............................. 49 CATLOGOS DE FABRICANTES ............................................................................................................ 51 CAPTULO IV FORNECIMENTO DE ENERGIA AOS PRDIOS .................................................... 52 1) DIAGRAMA ELTRICO USINA / CONSUMIDOR .......................................................................... 52 2) GERAO E COGERAO DE ENERGIA.......................................................................................... 55 2.1) Gerao............................................................................................................................................. 55 2.3) Cogerao .................................................................................................................................... 56 2.3) TIPOS DE USINAS GERADORAS TRADICIONAIS ....................................................................................... 57 2.3.1) Termeltricas ............................................................................................................................ 57 2.3.2) Hidreltricas............................................................................................................................. 59 2.3.3) Nucleares.................................................................................................................................. 61 2.4) TIPOS DE USINAS ALTERNATIVAS GERADORAS DE ENERGIA ELTRICA............................................ 63 2.4.1) Elica........................................................................................................................................ 63 2.4.2) Fotovoltaica ou Solar ............................................................................................................... 63 2.4.3) Biomassa................................................................................................................................... 64 2.4.4) Algumas Outras Fontes Alternativas........................................................................................ 64 3) TRANSMISSO DE ENERGIA ............................................................................................................. 69 4) SUBESTAO ABAIXADORA ............................................................................................................ 70 5) REDE DE DISTRIBUIO PRIMRIA ................................................................................................ 71 6) REDE DE DISTRIBUIO SECUNDRIA .................................................................................. 74 7) DESCRIO DE CONDUTORES.......................................................................................................... 74 8) SISTEMA TRIFSICO DE DISTRIBUIO TENSES E CORRENTES ........................................ 80 9) TIPOS DE CONSUMIDORES / PADRES DE ENTRADA / DIAGRAMA DE ENTRADA PONTO DE CONSUMO.............................................................................................................................. 81 9.1) Tipos de Consumidores ..................................................................................................................... 81 9.2) Tipos de Padres de Entrada de Energia.......................................................................................... 83 9.3) Diagrama Padro de Entrada - Ponto de Consumo ......................................................................... 87 CAPTULO V INSTALAES ELTRICAS PREDIAIS INTERNAS ............................................... 89 1) PROTEO GERAL E MEDIO ........................................................................................................ 89 2) CENTROS DE DISTRIBUIO E DISPOSITIVOS DE PROTEO .................................................. 93 2.1) Quadro de distribuio de circuitos (QDC)...................................................................................... 93 2.2) Dispositivos de Proteo................................................................................................................... 95 3) CIRCUITOS TERMINAIS ...................................................................................................................... 98 3.1 RECOMENDAES PRTICAS ..................................................................................................................100 4) PONTOS DE CONSUMO.......................................................................................................................102 4.1) Pontos de Iluminao.......................................................................................................................102 4.2) Pontos de Tomadas de Energia........................................................................................................103 5) TUBULAES E FIAES INTERNAS .............................................................................................107 5.1) Tubulaes .......................................................................................................................................107 5.2) Fiaes .............................................................................................................................................108 6) ELABORAO DE PLANTA TCNICA .............................................................................................114 6.1) Contedo de uma Planta Tcnica ....................................................................................................114 7) PREVISO DOS ESPAOS NECESSRIOS PARA ENTRADA DE ENERGIA, MEDIO, CENTROS DE DISTRIBUIO E OUTRAS UTILIDADES....................................................................120 7.1) Residncias.......................................................................................................................................120 7.2) Pequenos Edifcios Residenciais, Comerciais e Pblicos ................................................................120 7.3) Grandes Edifcios Residenciais, Comerciais e Pblicos..................................................................121

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INTRODUO Muito temos escutado sobre a exploso das telecomunicaes nos ltimos anos. De fato, a evoluo tecnolgica de uma maneira geral incontestvel e contribuiu neste ltimo sculo para que gradativamente mudemos nossos hbitos e nosso modo de viver. Entretanto, a tecnologia disposio do homem no provocou alteraes exclusivas em sua vida mas tambm nos espaos que ocupa. Os edifcios modernos tm recebido uma enorme infraestrutura para acomodar toda essa tecnologia, de forma que se tornem adequados ao seu tempo e atendam nossas necessidades atuais. A arquitetura deve estar atenta para essas mudanas, provendo as edificaes dos espaos adequados insero de todos esses sistemas prediais. Apenas para se ter uma idia do que estamos falando, listamos a seguir alguns desses sistemas prediais relacionados apenas com as instalaes eltricas e de telecomunicaes. Cada um desses sistemas tem suas exigncias especficas. importante notar que a maioria dos sistemas relacionados est presente em qualquer tipo de edificao moderna, mesmo naquelas consideradas mais simples, como as residenciais. Iluminao ( normal e de emergncia) Tomadas para energia estabilizada (computadores) Tomadas de fora (motores e equipamentos de grande consumo) Tomadas para telefone Tomadas lgicas p/ computadores Antena de TV ( cabo e coletiva) Interfone Sonorizao Circuito fechado de TV Segurana e Alarme Automao predialCRISTINA LUIZA BRULIO -3-


CAPTULO I Reviso de Conceitos Bsicos de Eletricidade1) GRANDEZAS FUNDAMENTAIS 1.1) Campo Eltrico / Diferena de Potencial Eltrico Campo Eltrico : Alterao no espao fsico produzida por uma partcula carregada, que faz com que outra partcula carregada colocada em repouso neste espao alterado, entre em movimento.

EA B

VA

q

VB

VAB = VA - VB = V (tenso ou ddp) [Volt] [V]

E: Campo eltrico

VA : Potencial eltrico no ponto A VB: Potencial eltrico no ponto B

Diferena de Potencial Eltrico (ddp) ou Tenso: o desnvel do potencial energtico entre dois pontos. Sem tenso no h movimento de cargas. Para que se estabelea uma corrente eltrica em um condutor, necessrio haver tenso entre os dois pontos extremos do mesmo. Em eletricidade a terra considerada como a referncia de potencial nulo. Todos os circuitos eltricos monofsicos so fechadosCRISTINA LUIZA BRULIO -4-


com a terra, ou seja, aterrados. Desta forma, o condutor de energia que vem da Concessionria com um determinado potencial eltrico (condutor fase), ao fechar contato com o condutor aterrado (condutor neutro), possibilita, atravs da ddp estabelecida, o movimento das cargas eltricas livres dentro do condutor, dando origem corrente eltrica que alimenta os aparelhos.

Observao: uma melhor compreenso do movimento das cargas num campo eltrico, entre dois pontos de potenciais eltricos diferentes, pode ser conseguida se pensarmos que este fenmeno anlogo ao que acontece com os corpos providos de massa, se movimentando no campo gravitacional, entre dois pontos de energia potencial gravitacional diferente (um corpo em queda livre, por exemplo). Lembramos que a energia potencial gravitacional, dada pela expresso E=mgh, est relacionada com a altura do objeto em relao a um determinado nvel de referncia. Um objeto no se movimenta espontaneamente num campo gravitacional, de um ponto a outro de mesma altura geomtrica (movimento horizontal) assim como uma carga eltrica no se movimenta entre dois pontos de mesmo potencial eltrico. Para que haja movimento num campo gravitacional necessrio desnvel geomtrico, assim como necessrio haver desnvel de potencial eltrico para o movimento das cargas num campo eltrico. A unidade de tenso no sistema internacional MKS o Volt [V]. A tenso entre fase e neutro depende da Concessionria de energia local. Em Minas Gerais a CEMIG fornece energia com tenso entreCRISTINA LUIZA BRULIO -5-


fase e neutro igual a 127V. Em vrias cidades do Brasil, especialmente no Nordeste, a tenso entre fase e neutro igual a 220V. A tenso entre duas fases depende do valor da tenso entre fase e neutro. V = v 3 , onde V= tenso entre fases v= tenso entre fase e neutro Logo, em Minas Gerais a tenso entre fases de 220V (V=127 3 ) e na maioria das cidades do Nordeste de 380V (V=220 3 ). 1.2) Corrente Eltrica(i) / Materiais Condutores e Isolantes Corrente Eltrica: o movimento de cargas num meio qualquer, como num material condutor,por exemplo. A unidade de corrente no sistema internacional MKS o Ampre [A] Em eletricidade o conhecimento da corrente eltrica que passa num condutor, para atender a um ou vrios equipamentos, muito importante, pois a partir desde valor de corrente que sero dimensionados os condutores e protees necessrias para uma instalao segura.i= q t

i = Corrente eltrica [Coulomb / segundo] [ Ampre] [ A ] q = carga eltrica total que passa numa seo transversal A [Coulomb] [ C ] t = Intervalo de tempo para que a carga total q passe pela seo A [segundo] [s]



A corrente eltrica tambm pode ser expressa em funo da potncia da carga inserida no circuito e da tenso de alimentao do mesmo, conforme a expresso mostrada abaixo:

i=Onde:

P V

i = Corrente eltrica [ Ampre] [ A ] P = Potncia total dos equipamentos a serem alimentados [Watt] [ W ] V = Tenso de alimentao do circuito [Volt] [V] Essa relao muito utilizada nos projetos eltricos para o dimensionamento de condutores, pois os fabricantes informam aos usurios por intermdio de tabelas, quais so as correntes mximas admitidas para as diversas sees comerciais. Conhecendo-se o valor da corrente que passa pelo condutor para alimentar uma certa carga, pode-se escolher o condutor de seo adequada para transportar aquela corrente. Este um dos critrios usados no dimensionamento de condutores. Materiais Condutores : so aqueles que permitem o livre fluxo de cargas atravs deles. Possuem baixos valores de resistividade. So muito usados para a fabricao de fios e cabos condutores de energia eltrica. Ex.: metais em geral, terra. Materiais Isolantes : so aqueles atravs dos quais as cargas tm dificuldade de circular. Possuem altos valores de resistividade. So usados como revestimento dos condutores de eletricidade e tambm



nos elementos de suporte para esses condutores, quando se deseja isol-los de outras estruturas. Ex: Borracha, madeira, porcelana. 1.3) Resistividade / Resistncia / Lei de Ohm Resistividade () : Caracterstica do material associada

facilidade ou no de circulao de cargas livres atravs dele. Quanto menor a resistividade de um material, melhor condutor ele ser. Unidade : [ . m] Resistncia (R) : Medida total da resistncia oferecida por um material passagem das cargas eltricas. Representa a

proporcionalidade entre a tenso e a corrente eltrica. Unidade : []

V = R . i Lei de ohm .LA

i = V/R

R=

onde, L : comprimento do condutor [ m] : rea da seo

A transversal do condutor [ m ]

A resistividade do cobre de 1,79 x 10-8 . m e a do alumnio de 2,8 x 10-8 . m.

1.4) Potncia / Energia / Efeito Joule Potncia (P) : a taxa em que um trabalho realizado por um agente, ou seja o quociente do trabalho total que ele realizou pelo correspondente intervalo de tempo t.CRISTINA LUIZA BRULIO -8-


P=

W E = t t

P : Potncia desenvolvida pelo equipamento [ Joule / segundo ] [ Watt ] [ W ] W : trabalho realizado [ Joule ] E : energia consumida [ Joule ] [ W x s ] [ kW x hora ] Em instalaes eltricas costuma-se usar a expresso carga instalada para se referir potncia consumida pelos equipamentos que utilizam energia eltrica previstos naquela instalao. Energia Eltrica (E) : a responsvel pelo funcionamento de certos equipamentos, que a utilizam para realizar alguma forma trabalho efetivo. Pode ser expressa em funo da potncia demandada pelo equipamento para realizar o trabalho proposto e do tempo de funcionamento.

E = P.tA unidade de energia no sistema internacional MKS o Joule [J] ou Watt x segundo [W x s]. Efeito Joule : Transformao da energia eltrica em energia trmica. Acontece espontaneamente na circulao das cargas eltricas atravs de um condutor (corrente eltrica), provocando dissipao de calor. Este princpio utilizado em muitos dos nossos aparelhos

eletrodomsticos, tais como ferros de passar e mquinas de secar roupa, chuveiros eltricos e aquecedores de gua, dentre outros.CRISTINA LUIZA BRULIO -9-


1.5) Tarifas As tarifas de energia estabelecidas pelas diversas Concessionrias que prestam este servio em todo o pas, tm como base o kW x hora de energia consumida, ou seja, para cada kW x hora registrado no medidor do Consumidor, a Concessionria cobra um valor fixo. A leitura do consumo feita por funcionrios da Companhia. E = P x t [w x s] Exemplo Um chuveiro de 5.000 W ligado durante 10 minutos, consome: E = 5.000W x 10 min. X 1/60 hora / min. E = 833,3 W x h E = 0,833 kW x h Para uma tarifa de R$0,40 / kW x h, teremos: Custo para o consumidor = 0,833 x R$0,40 = R$0,33 Exerccio : Em uma residncia, um chuveiro de 6.000W atende a 4 moradores que tomam cada um, um banho de 10 minutos por dia. a) Qual ser o consumo mensal de energia em kW.h desta residncia, s relativo ao chuveiro? b) Sabendo-se que o preo do kW.h cobrado pela Concessionria de R$0,18, qual ser o valor a ser pago pela energia gasta nos banhos? c) Haveria algum ganho em termos de consumo de energia se esta famlia substitusse o chuveiro por um aquecedor central eltrico de 1.500W, que ficaria ligado durante 2 horas por dia para atender aos banhos de toda a famlia?CRISTINA LUIZA BRULIO - 10 -

[kw x h]


CAPTULO II - Potncias Ativa, Reativa e Total ou Aparente Fator de Potncia1) RESISTNCIA HMICA, REATNCIA INDUTIVA E REATNCIA CAPACITIVA Nos circuitos eltricos esto inseridos equipamentos com

caractersticas e necessidades diferentes. Cada equipamento possui internamente os componentes eltricos necessrios ao

desenvolvimento do trabalho a que se prope. Um chuveiro eltrico, por exemplo, tem a funo de aquecer instantaneamente a gua que passa por ele. Para realizar esse trabalho, equipado com uma resistncia, que transformar a energia eltrica que o alimenta em energia trmica (efeito Joule), que por sua vez transferida para a gua. Dessa mesma forma, outros equipamentos eltricos com outras funes s desempenhar, so equipados com outros componentes. As naturezas das cargas existentes em um circuito so fundamentais para o estudo do mesmo, interferindo, ora positiva ora negativamente, em seu desempenho. Do estudo da eletricidade na fsica j sabemos que as cargas eltricas inseridas em um circuito podem ser basicamente de trs tipos: Cargas resistivas: so aquelas que fundamentalmente transformam energia eltrica em calor. Esto enquadrados nesta categoria os seguintes equipamentos: chuveiros e aquecedores eltricos de gua, secadoras de roupa, torradeiras, ebulidores, secadores de cabelo, etc... Este tipo de equipamento possui uma resistncia eltrica interna que transforma energia eltrica em calor.CRISTINA LUIZA BRULIO - 11 -


Cargas indutivas: so aquelas nas quais existem enrolamentos de fios, tambm chamados de bobinas. Nessa categoria esto

equipamentos auxiliares de lmpadas de descarga (reatores) e os motores em geral. Dessa forma, qualquer eletrodomstico ou outros equipamentos de cujo projeto interno faa parte um motor, enquadrase nesta categoria. Normalmente esses equipamentos so ao mesmo tempo resistivos e indutivos. So exemplos: elevadores, bombas hidrulicas, enceradeiras, mquinas de lavar roupa, etc... Cargas capacitivas: so aquelas que possuem capacitores internos ou que tenham a propriedade de armazenar certas quantidades de energia em campos internos. So componentes mais raros nas instalaes eltricas prediais. Um exemplo o motor sncrono superexcitado. Obrigatoriamente, o projeto eltrico de uma instalao predial dever contemplar uma avaliao da natureza das cargas inseridas nos circuitos. Do resultado dessa anlise dependem os dimensionamentos e outras especificaes de condutores e dispositivos de proteo das instalaes. 2) IMPEDNCIA (Z) a relao entre a tenso e a corrente num circuito eltrico, ou seja, corresponde resistncia total do circuito. Z = V/i Z = resistncia hmica + reatncia indutiva ou Z = resistncia hmica + reatncia capacitiva (soma vetorial) Unidade : Ohm []CRISTINA LUIZA BRULIO - 12 -


3. POTNCIAS ATIVA, REATIVA E TOTAL OU APARENTE 3.1) Potncia Ativa (Pa) o tipo de potncia consumida pelas resistncias hmicas , ou seja, pelas cargas puramente resistivas. Numa resistncia, a variao da forma de onda da corrente que a atravessa e da tenso aplicada, acontecem simultaneamente, significando que esto em fase (=0). Aparelhos que consomem potncia ativa, trabalham obedecendo o princpio do Efeito Joule, transformando energia eltrica em calor. Ex.: Lmpadas incandescentes, chuveiros eltricos, aquecedores de gua, ferros de passar roupa, etc.. 3.2) Potncia Reativa Indutiva (Pr) a potncia associada s resistncias indutivas (XL - reatncias indutivas), ou seja, cargas que pela capacidade de induzir tenso em si mesmas, criam uma oposio passagem da corrente alternada fazendo com que haja defasagem entre corrente e tenso (=90). Neste caso, o equipamento usa da energia eltrica consumida para criar campo um magntico, necessrio ao seu funcionamento. Est presente em todas as bobinas. Ex.: Motores de induo (bombas de gua, elevadores, portes eletrnicos, enceradeiras, liquidificadores, etc...), reatores de lmpadas de descarga. Este tipo de potncia, apesar de inevitvel no uso de inmeros aparelhos, no bem vista nas instalaes eltricas pois representa oCRISTINA LUIZA BRULIO - 13 -

tenso e

corrente


consumo de uma energia que no convertida em trabalho direto, ou seja apenas usada como parte do processo de produo. 3.3) Potncia Reativa Capacitiva (Pc) a potncia associada s reatncias capacitivas (XC). Ex.: capacitores, motores sncronos superexcitados. Ao contrrio dos equipamentos com consumo de potncia indutiva, os capacitores so capazes de acumular eletricidade, armazenando energia no sistema. 3.4) Potncia Total ou Aparente (Pt ou Pap) a potncia efetivamente demandada por uma determinada instalao. Representa a soma das potncias ativas e reativas (indutivas e capacitivas). Pa Pr Pc

unidade : w ou Kw unidade : VAr ou KVAr unidade : VAc ou KVAc

Pt ou Pap

unidade : VA ou KVA

3.5) TRINGULOS DE RESISTNCIAS E POTNCIAS 3.5.1) Impedncia num Circuito R-L (circuitos com resistncia hmica e indutor) A impedncia (Z) em ohms [] a soma total das resistncias em um circuito eltrico.Z XL

Z=

X 2 + R2

R CRISTINA LUIZA BRULIO - 14 -


3.5.2) Impedncia num Circuito R-C (circuitos com resistncia hmica e capacitor)

R

Z

XC

Z = R2 + Xc 2

Potncia Total num Circuito R-L

Potncia Total num Circuito R-CPa

Pt ou Pap

Pr Pt ou Pap Pa

Pc

Pt = Pa2 + Pr 3

Pt = Pa 2 + Pc 2

3.6) Fator de PotnciaPap (VA) Pr (Var)

Pa (w)

Cos =

Pa Pap

Cos : fator de potncia Para cargas puramente resistivas Pr = 0 = 00 cos = 1CRISTINA LUIZA BRULIO - 15 -


Para cargas puramente reativas

= 900 cos = 0

Quanto maior o valor de cos numa instalao, melhor . O ideal seria ter cos =1. Para se corrigir o fator de potncia nas instalaes onde ele est baixo, instala-se banco de capacitores logo aps a entrada de energia. As Concessionrias de Energia estabelecem limites mnimos

aceitveis, abaixo dos quais h sobretarifao (para a Cemig, cos mnimo=0,92). Por esta razo importante escolher equipamentos com altos fatores de potncia, obtendo-se assim uma instalao econmica.

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CAPTULO III - LUMINOTCNICA1) QUAIS OS OBJETIVOS DE UM PROJETO LUMINOTCNICO? Utilizao da energia de forma racional, evitando-se desperdcios no consumo ou na adoo de nmero excessivo de equipamentos de iluminao. Proporcionar conforto visual, prevendo-se as cores e o nvel de iluminamento adequados a cada tarefa a ser desempenhada nos espaos projetados. Garantir conforto ambiental, evitando-se o superaquecimento dos ambientes provocados por certos tipos de lmpadas. Garantir a correta reproduo de cores nos locais onde este quesito se faa importante. Valorizar objetos ou ambientes especficos, constituindo-se assim em ferramenta adicional no sentido de torn-los esteticamente agradveis. 2) TIPOS DE PROJETOS LUMINOTCNICOS 2.1) Projetos de Ambientes Internos Envolvem uma grande variedade de parmetros e de solues, face a multiplicidade de usos e de funes dos ambientes a serem iluminados. Por se tratar do principal enfoque da nossa abordagem, ser melhor detalhado nos itens a seguir. 2.2) Projetos de Ambientes Externos Abrangem iluminao de vias pblicas, praas, parques, jardins, quadras esportivas, campos de futebol, etc... Tambm nesse caso asCRISTINA LUIZA BRULIO - 17 -


exigncias quanto ao tipo e nvel de iluminao so bastante variadas, podendo ir da necessidade apenas de definio de silhuetas (como em passeios pblicos por exemplo) at a importncia de se exibir detalhes de formas e cores, como nos casos de iluminao de estdios de futebol visando o televisionamento. Os mtodos de clculo e tipos dos equipamentos de iluminao utilizados nos projetos de iluminao de exteriores so diferentes daqueles utilizados para a iluminao de interiores e no sero detalhados no presente trabalho. 2.3) Projetos de Iluminao de Fachadas e Monumentos Esse tipo de iluminao utilizada principalmente, com objetivos estticos. Atravs da iluminao artificial em fachadas de edifcios ou em monumentos, podem ser criadas referncias urbanas, alm das referncias histricas, de volume e de cor. Edifcios inexpressivos ou sem maior importncia durante o dia, podem se tornar uma referncia marcante durante a noite. Da mesma forma, reas significantes de dia no sero necessariamente significantes ao anoitecer. So inmeras as vantagens do uso da iluminao como ferramenta de destaque: Baixo custo de implantao, se comparado com outros recursos arquitetnicos para a mesma finalidade. Versatilidade. Imagem ligada Comunidade. Facilidade e rapidez de execuo.



2.3.1) Processos de Projeto 2.3.1.1) Anlise da Eficincia Visual Superfcie aparente ou percebida aquela resultante da relao entre a posio do edifcio a ser iluminado e a posio de um observador. Tem que se levar em considerao onde os observadores estaro em sua maioria. Reflexo, cor e texturas a mesma fonte de luz, iluminando superfcies diferentes, cria visualizaes diferenciadas (

importante como os materiais das fachadas so vistos pela luz incidente). O mesmo elemento, iluminado por fontes de luz diferenciadas, aparenta diferente. Assim, dois prdios, com caractersticas de texturas idnticas, podem ser visualizados diferentemente pela iluminao. 2.3.1.2) Posicionamento, intensidades e focos A curva fotomtrica mostra como uma determinada luminria ou lmpada direciona a luz no espao, dando assim subsdios para a escolha certa, caso a caso. Em fachadas tem que se tentar usar a mnima potncia possvel (mxima eficincia). O foco talvez seja a ferramenta mais importante para a iluminao de uma fachada. J o posicionamento das luminrias, deve levar em conta as possibilidades fsicas do local e uma anlise do trnsito de veculos e pedestres, evitando-se ofuscamentos indesejados.



2.3.1.3) Anlise das sombras O efeito das sombras deve sempre ser considerado nos projetos. Em alguns casos as sombras so desejveis, contribuindo para se alcanar um determinado efeito visual. Em outros, podem ser prejudiciais e devero ser evitadas ou eliminadas atravs de recursos de compensao (em museus por exemplo, as obras de arte tm normalmente 2 ou 3 focos de luz para evitar as sombras que descaracterizam o elemento). Sob o ponto de vista da compensao das sombras, trs situaes so possveis: Elemento com sombra no compensada. Elemento com sombra compensada da mesma cor. Elemento com sombra compensada de cor diferente. 2.3.2) Estratgia para posicionamento dos pontos de luz Nos projetos de iluminao em geral o posicionamento e a quantidade dos pontos de luz depende do tipo de iluminao que se pretende, dentro de um dos trs tipos abaixo relacionados: Iluminao primria ou de base - Define contornos. Corresponde iluminao geral da fachada ou do ambiente. Iluminao secundria ou localizada Define detalhes de uma determinada rea. Corresponde iluminao localizada de uma parte da fachada ou do ambiente. Iluminao local ou de destaque Define detalhes de um determinado elemento ou objeto.CRISTINA LUIZA BRULIO - 20 -


3) CONCEITOS E GRANDEZAS FUNDAMENTAIS 3.1) Espectro da Radiao Visvel (luz visvel) A luz uma radiao eletromagntica que causa uma sensao de claridade, uma sensao visual. como uma onda de rdio ou de celular, s que sempre na cor branca, desde o infravermelho at o ultravioleta, regio do espectro visvel. A cor apenas um comprimento de onda que, processado pelo nosso crebro, nos faz ter a sensao de cor, ou seja, a cor pode ser entendida to somente como a conseqncia ou capacidade do ser humano em distinguir duas radiaes de comprimento de onda. Ns no enxergamos a luz, mas sim o retorno desta quando refletida por uma superfcie. Ou seja, enxergamos superfcies iluminadas, que so ento as fontes secundrias. Quando uma radiao atinge e se reflete em uma superfcie colorida, apenas o respectivo comprimento de onda retorna, nos fazendo ter a sensao da cor. ultrav.violeta azul verde amarelo laranja vermelhoinfravermelho

Radiao ultravioleta comprimento de onda < 38 Angstrons Radiao infravermelho comprimento de onda > 78 A V = f. , onde: V = velocidade da luz = constante = 3 x 108 m/s f = freqncia = comprimento de onda



A luz branca ou solar, est composta de ondas eletromagnticas com diferentes comprimentos de onda dentro do intervalo visvel de 400nm a 700nm (1 nanmetro = 10-9 m), que contm todas as cores do arcoris. Quando um objeto iluminado pela luz do sol, temos a certeza que o estamos percebendo tal qual ele na realidade pois o sol irradia todos os comprimentos de onda visveis. A iluminao artificial, por mais que tente imitar a luz do sol, produz distores nas cores, pois cada tipo de lmpada emite ondas de diferentes comprimentos. 3.2) Cores Primrias e Derivadas As cores chamadas primrias so aditivas porque so radiadas pelo sol ou lmpadas. Se conjugarmos trs radiaes monocromticas vermelho, verde e azul, obteremos a cor branca. Cores primrias vermelho, verde e azul J as cores ditas secundrias, so subtrativas. So as cores refletidas e geradas pela mistura de pigmentos cyan, magenta, amarelo e preto. Todas as outras cores so derivadas de combinaes entre as cores primrias. 3.3 ) Temperatura de cor Ao aquecermos um metal, esse radia inicialmente calor infravermelho. A partir de um determinado momento, passa a radiar dentro do espectro visvel, inicialmente o vermelho e posteriormente o laranja, o amarelo, o amarelo esverdeado, o branco e finalmente o azul. Se fosse possvel aquece-lo indefinidamente, esse passaria a radiar o ultravioleta.CRISTINA LUIZA BRULIO - 22 -


O mesmo efeito se observa com a radiao solar que, em funo do ngulo de incidncia na atmosfera, passa a radiar com diferentes temperaturas de cor. Numa lmpada, a temperatura de cor descreve como ela aparenta quando acesa. medida em graus Kelvin, variando entre 1.5000 K (cuja aparncia laranja/vermelho) e 9.0000 K (cuja aparncia violeta). Numa escala crescente de temperatura de cor passamos do laranja escuro (1.5000 K) para o laranja claro (2.5000 K); amarelo escuro; amarelo claro (4.0000 K); branco (5.5000 K); azul claro; azul escuro (7.5000 K); violeta (9.0000 K). Lmpadas com alta temperatura de cor (na faixa de 4.0000 K ou mais) so chamadas lmpadas frias e as com baixa temperatura de cor (na faixa de 3.0000 K ou menos), so chamadas lmpadas quentes. Os seres humanos, sob fontes radiando baixas temperaturas de cor, sentem sonolncia, calor, calma e tranqilidade. Sob fontes radiando alta temperatura de cor sentem o inverso. As cores tambm so influenciadas, pois sob uma radiao de baixa temperatura de cor, as cores quentes (vermelho, laranja e amarelo) parecem mais vivas e brilhante, e em oposto, as cores frias (verde, azul e violeta) parecem mortas, e o inverso sob alta temperatura de cor. Como nos ltimos milhes de anos os seres humanos vivem principalmente sob a radiao solar, criou-se uma memria gentica em seu crebro, que espera ento ver as cores como apresentadas pelo sol em suas respectivas radiaes, com diferentes temperaturas de cor. Esta sensao, ou seja, emoo gerada pelas cores, tem queCRISTINA LUIZA BRULIO - 23 -


ser levada em conta, principalmente no momento da realizao de um projeto, para com isso haver o efetivo destacamento das cores. Tambm deve considerar que as fontes artificiais (lmpadas) nem sempre vo reproduzir as cores tal qual o sol. Mas o principal fato a se levar em considerao sempre que impusermos uma iluminao fora dos padres esperados de nossa memria, o crebro tende a rejeitar a cor, e gerar em ns sensaes desagradveis. 3.4 ) ndice de Reproduo Cromtica A reproduo de cor descreve o efeito que uma fonte de luz tem sobre a aparncia de um objeto colorido. A capacidade de reproduo de cor de uma lmpada medida atravs do ndice de reproduo cromtica IRC. O IRC classifica a qualidade relativa de reproduo de cor de uma fonte quando comparada com uma fonte de referncia de mesma temperatura de cor. A escala varia de 0 a 100, Um IRC de 100 indica que no h alterao de cor, se comparada com uma fonte de referncia, e quanto mais baixo o IRC, mais pronunciadas sero as alteraes. A reproduo de cor est relacionada com o espectro da luz. Lmpadas que tm no seu espectro todos os comprimentos de onda (como as incandescentes, por exemplo), tm boa reproduo de cor. Espectros descontnuos propiciam m reproduo de cor. Nem toda lmpada de baixa temperatura de cor tem boa reproduo de cor. A lmpada vapor de sdio, por exemplo, tem baixa temperatura e pssima reproduo de cor. J a lmpada vapor metlico, tem alta temperatura de cor e boa reproduo.CRISTINA LUIZA BRULIO - 24 -


3.5) Influncia Pisicofisiolgica da Cor Paralelamente ao aspecto tcnico, preciso considerar que as cores do meio ambiente em que nos encontramos, despertam reaes emocionais altamente subjetivas, que influenciam de forma marcante nosso estado de nimo. As cores que no espectro visvel vo do vermelho ao amarelo verdoso, denominadas cores quentes, so excitantes e produzem uma sensao de proximidade, J as cores que vo desde o verde at o azul, denominadas cores frias, produzem sensao de tranqilidade e descanso. As cores claras animam, enquanto que as escuras deprimem. Portanto, para se conseguir o efeito cromtico desejado, imprescindvel conhecer a distribuio espectral das fontes de luz. 3.6 ) Fluxo Radiante (P) a quantidade de energia transportada por uma radiao. A unidade do fluxo radiante o Joule [ J ]. 3.7) Intensidade luminosa (I) a potncia emitida por uma fonte de luz, numa direo determinada. o limite da relao entre o fluxo luminoso em um ngulo slido em torno de uma direo dada e o valor deste ngulo slido, quando este ngulo tende para zero. I = d d A unidade a candela [cd] e corresponde intensidade luminosa na direo perpendicular a uma superfcie plana de rea igual aCRISTINA LUIZA BRULIO - 25 -


1/600.000 m, de um corpo negro, temperatura de solidificao da platina, sob presso de 101.325 N/m. As curvas de distribuio luminosa (curvas fotomtricas ou diagramas polares) fornecidas pelos fabricantes, fornecem as intensidades luminosas para ngulos e alturas variadas a partir da fonte, em candelas/1.000 lumens. 3.8) Fluxo Luminoso () a potncia total da radiao emitida por uma fonte de luz. a grandeza caracterstica de um fluxo energtico exprimindo sua aptido de produzir uma sensao luminosa no ser humano, atravs do estmulo da retina ocular, avaliada segundo os valores da eficcia luminosa relativa admitidos pela Comisso Internacional C.I.E.. A unidade o lmen [lm]. A eficincia luminosa de uma lmpada obtida pela relao entre o fluxo e a potncia eltrica consumida. Eficincia = P 3.9) Iluminamento ou Iluminncia (E) [lm/w]

a relao entre o fluxo luminoso e a superfcie irradiada. A unidade o Lux. E = [lm/m] [lux] A Norma Brasileira (NBR-5423 Iluminncia de Interiores), estabelece os valores de iluminamentos requeridos por diversos ambientes deCRISTINA LUIZA BRULIO - 26 -


trabalho. Alguns exemplos esto apresentados na tabela 1 do anexo. Para outros ambientes no listados, consultar a Norma na ntegra. 3.10) Luminncia (L) a medida de sensao de claridade da superfcie iluminada. L = I/A [cd/m] [Nit] Um valor inadequado de luminncia pode produzir o que chamamos de ofuscamento, ou seja, uma condio de desconforto na viso ou uma reduo na capacidade de ver objetos. Luminrias sem proteo de um difusor, muitas vezes expondo a lmpada nua, como o caso das calhas chanfradas para lmpadas fluorescentes, muito utilizadas em instalaes comerciais e industriais, propiciam altos valores de luminncia e conseqentemente grande ofuscamento.



4) PROJETOS LUMINOTCNICOS DE AMBIENTES INTERNOS 4.1) Classificao geral dos sistemas de iluminao Iluminao direta: o fluxo luminoso proveniente das luminrias atinge diretamente a superfcie de trabalho. o sistema de iluminao de maior rendimento. Iluminao indireta: o fluxo luminoso s atinge a superfcie de trabalho depois de refletido no teto ou parede. Tem menor rendimento, apresentando, contudo, um bom efeito decorativo. Neste tipo de iluminao comum a utilizao de sancas e sanefas. Iluminao mista: parte do fluxo luminoso atinge diretamente a superfcie de trabalho e parte ser dirigido mesma atravs de reflexes sucessivas em outras superfcies. 4.2) Condies a serem satisfeitas na iluminao Evitar o deslumbramento, que a sensao de mal estar que o olho humano experimenta quando recebe raios luminosos de uma fonte de alta luminncia. Como consequncia, o indivduo poder ficar impedido de exercer sua perfeita funo visual. Obter distribuio uniforme dos iluminamentos. Proteger as fontes de luz contra poeiras, gua, choques mecnicos ou outras agresses. Garantir segurana e boas condies para o indivduo nas trocas e manutenes. Garantir um nvel de iluminamento conveniente para a utilizao do ambiente. Explorar o efeito decorativo da iluminao.CRISTINA LUIZA BRULIO - 28 -


4.3) Medio do iluminamento de interiores A medio do nvel de iluminamento em um determinado ambiente feita atravs de um aparelho chamado luxmetro (fotmetro), devidamente calibrado. As medies devero ser feitas com os aparelhos se deslocando nos planos de trabalho (aproximadamente a 70cm do piso). Em instalaes novas, deve-se manter a iluminao funcionando algumas horas antes de se iniciar as medies, para que as fontes de luz atinjam seu ponto normal de funcionamento. 4.4) Controle da iluminao Interruptores comuns: simples para comando de um ou mais pontos de luz em um nico local; paralelos (three way) e intermedirios (four way) para comando de um ou mais pontos de luz de dois ou mais locais diferentes. Sensores de presena (detector de movimento + unidade de controle + rel): acionam a lmpada quando algum se aproxima. Seu raio de ao limitado e depende do modelo. Aps um tempo programado, desliga automaticamente. Sensores fotoeltricos (detector de luz natural + unidade de controle + rel) atravs de dimers, controlam a quantidade de luz necessria, em funo da quantidade de luz natural que entra no ambiente. Clulas fotoeltricas usadas para acender uma iluminao externa ao anoitecer e deslig-la ao amanhecer. Temporizadores (minuterias) - matm um conjunto de lmpadas acesas durante um tempo programvel (da ordem de minutos), apagando-as automaticamente depois de transcorrido este tempo.



Dimers (variadores de luminosidade) - permitem a regulagem da intensidade de iluminao a ser emitida pela lmpada. J existem verses para lmpadas fluorescentes. 4.5) Elaborao do Projeto de Iluminao Interna Pelo Mtodo dos Lmens O projeto luminotcnico determinar o tipo de lmpadas e

equipamentos de iluminao mais adequados para um determinado local, fixando posies de instalao e potncias necessrias para uma boa iluminao. Para a elaborao do projeto ser necessrio, inicialmente, definir os seguintes parmetros: Comprimento e largura do local (ndice do local). Altura de montagem. Cores do teto, paredes e pisos (refletncia). Modelo das luminrias a serem utilizadas (fator de utilizao). Tipos de lmpadas a serem usadas (fluxo luminoso). Tipo de uso do ambiente a ser projetado. O nvel de iluminamento desejado dever ser fixado pelo projetista levando-se em considerao o tipo de ambiente. O valor estabelecido nunca poder ser menor que o limite inferior previsto na Norma Brasileira. Em ambientes com uso exclusivamente diurno, a iluminao natural poder ser considerada como contribuio para efeito de reduo no nvel de iluminao artificial. Admite-se nesses casos uma distribuio no uniforme de luminrias, reduzindo-se o nmero de luminrias nas regies mais favorecidas pela iluminao natural. O nmero e formaCRISTINA LUIZA BRULIO - 30 -


dos fenestrais (janelas e aberturas para o ambiente externo por onde entra a luz natural) sero de grande importncia no sentido de se procurar obter a maior eficincia possvel. O fluxo luminoso necessrio a um ambiente ser dado por: =ExA dxu O nmero de lmpadas necessrias ser dado por: n= L O nmero de luminrias necessrias ser dado por:N= numero' total ' de' lampadas numero' de' lampadas' por ' lu min aria

Onde : E = iluminncia [lux] A = rea do local [m] d = fator de depreciao u = fator de utilizao n = nmero mnimo de lmpadas a serem projetadas N = nmero mnimo de luminrias a serem projetadas = fluxo luminoso total L = fluxo luminoso da lmpada (obtido de tabelas que apresentam as caractersticas das lmpadas) Fator de depreciao (d) : parmetro associado reduo do fluxo luminoso com o tempo de uso de aparelho de iluminao. As principais causas so: perda de rendimento das lmpadas; acmuloCRISTINA LUIZA BRULIO - 31 -


de poeiras e ps nos equipamentos e nas lmpadas; diminuio do poder refletor das paredes e do teto, em conseqncia de seu escurecimento progressivo. Pode ser obtido diretamente das tabelas dos fabricantes ou na tabela 2, apresentada a seguir. Fator de utilizao (u): a razo entre o fluxo utilizado e o fluxo emitido pelas lmpadas. Depende principalmente da distribuio e absoro de luz efetuada pelos aparelhos de iluminao, das dimenses do compartimento e das cores das paredes e do teto caracterizadas pelos fatores de reflexo (ver tabelas 8.24 e 8.25 do Niskier, reproduzidas a seguir). Os fatores de utilizao devem ser obtidos nas tabelas especficas de cada fabricante. Os mtodos usados para obteno destes valores so ligeiramente diferentes para cada fabricante, em funo da forma como so elaboradas suas tabelas. Os fatores de reflexo adotados pelos fabricantes seguem um certo padro, girando em torno de valores pr-fixados em 10%, 30%, 50% e 75%. Em geral, os pisos so considerados escuros, no deixando muita alternativa para os projetistas. Para se entrar nas tabelas que fornecem os fatores de utilizao dos equipamentos, o projetista dever escolher dentre as alternativas ofertadas para reflexo de teto, parede e piso, a que mais se aproxima dos valores reais das cores e texturas usadas no projeto. Distribuio dos Equipamentos no Ambiente: para distribuio dos equipamentos de iluminao devemos sempre observar, nas tabelas dos fabricantes, a recomendao de distncia mxima permitida entre duas luminrias. Na falta desta informao poderemos adotar, comoCRISTINA LUIZA BRULIO - 32 -


dado prtico, o afastamento mximo entre dois equipamentos igual a um p direito. Para distribuies uniformes, a distncia entre a parede e o eixo da primeira linha de luminrias, dever ser igual metade da distncia entre duas luminrias. Um enfoque mais decorativo para um determinado ambiente, permitir distribuio aleatria dos equipamentos, conforme o gosto pessoal do projetista, que poder valorizar, atravs de iluminao especfica, reas restritas de um dado ambiente ou detalhes de objetos (iluminao secundria, local ou de detalhe). Lembrar que no caso da iluminao de detalhe, a relao de causa e efeito est muito alm de um simples clculo, pois deve atender a uma necessidade que imposta pelo olho humano. Por vezes, muita luz s vai causar uma agresso e no atingir o objetivo a destacar. Devemos entender que iluminar no apenas clarear. Temos que considerar uma composio entre cor, temperatura de cor e iluminamento. Assim h de se considerar as cores predominantes a serem iluminadas, a temperatura de cor da fonte primria radiante e o iluminamento (quantidade de luz) estabelecido no projeto. A sistemtica de clculo terico dessa trilogia extremamente complexa, o que na prtica resulta muito mais simples a manuteno do projeto dentro da faixa de conforto. Alm do mtodo dos lumens para clculo de iluminao de interiores, existem tambm os mtodos do ponto a ponto e das cavidades zonais.



Exerccio: Projetar usando os mtodos da Phillips e da GE a iluminao para uma sala comercial medindo 8,0m x 4,0m, com 3,0m de p direito, sabendo-se que: O teto branco, as paredes so cor creme e o piso de carpete cinza. A iluminao ser feita com lmpadas fluorescentes de 40w ou de 32w, usando-se luminrias para 2 lmpadas ou 4 lmpadas cada uma. O ambiente normal e o intervalo entre duas manutenes de aproximadamente 5.000 horas.



5) TIPOS DE LMPADAS E SUAS PRINCIPAIS CARACTERSTICAS 5.1) Lmpadas Incandescentes Consistem basicamente de um filamento espiralado, que levado incandescncia pela passagem da corrente eltrica (efeito Joule). Sua oxidao evitada pela presena de gs inerte ou vcuo dentro do bulbo que contm o filamento. Vida til mdia = 1.000h Eficincia luminosa = 15 lm/w Tenso de funcionamento = 127 ou 220V Fator de potncia = 1 No necessita equipamento auxiliar para seu funcionamento. ndice de reproduo de cor (IRC) excelente (IRC=100) Temperatura de cor = 2.800K Potncias mais usuais: 36w, 40w, 54w, 60w, 100w, 150w Aplicaes : iluminao residencial em geral; aparelhos eletrodomsticos; faris de veculos; fotografia e cinema. 5.1.2) Lmpadas Halgenas com Refletor Dicrico e Parablico So da famlia das lmpadas incandescentes, ou seja, possuem filamento que levado incandescncia com a passagem da corrente. A diferena est no gs halognio presente no interior do bulbo, que ao combinar-se com o tungstnio evaporado do filamento, deposita-se novamente sobre o filamento, recompondoo. Em conseqncia desse ciclo, chamado ciclo do halognio, a vida til das lmpadas halgenas bem maior que a dasCRISTINA LUIZA BRULIO - 36 -


incandescentes comuns. O bulbo de quartzo projetado para suportar as altas temperaturas produzidas por esse tipo de lmpada, retm gordura com facilidade. Essa gordura frita com a elevao de temperatura, provocando micro-fissuras no bulbo, por onde escapa o gs, fazendo com que a lmpada queime. Por essa razo no se deve tocar com as mos no bulbo dessas lmpadas, mantendo-o permanentemente limpo. As lmpadas halgenas que possuem refletor dicrico

(popularmente chamadas de Dicricas), refletor de alumnio comum (do tipo AR) ou parablico (do tipo PAR), possuem facho mais fechado que as lmpadas incandescentes comuns. Para cada modelo haver uma abertura diferente do facho. Alguns tipos de halgenas possuem forma tubular, com encaixe tipo bipino. Em um refletor dicrico, todo comprimento de onda produzido pela lmpada na forma de calor (infravermelho) tido como transparente para o refletor, que projeta para frente apenas luz visvel, reduzindo assim o calor emitido em cerca de 30% em relao a outras lmpadas. A maioria das lmpadas do tipo dicrica trabalha em tenso de 12V, necessitando, portanto, de transformador de tenso (de 220V/12V ou de 127V/12V, dependendo da tenso da rede de alimentao). Recentemente foram lanadas dicricas para tenso de 127V, que dispensam o uso de transformador. As potncias mais comuns so de 35w e de 50w.



As do tipo halgena e PAR so fabricadas para tenso de alimentao de 127V e 220V (para determinadas potncias s existem para 220V). A menor potncia de 35w para lmpadas do tipo par e de 500W para halgenas. Nos 3 casos a reproduo de cor excelente (IRC=100). Nas do tipo Par h grande gerao de calor, pois devido forma do refletor toda a radiao jogada para frente. Nas do tipo dicricas o refletor joga as radiaes infravermelhas para trs, reduzindo em at 30% o calor produzido pela lmpada. Temperatura de cor = 3.200K Aplicaes : iluminao direcionada e de detalhes, como em vitrines e objetos de arte por exemplo, para as dicricas e par; iluminao geral para locais de p direito elevado ou em projetores, para as do tipo halgena de grande potncia ou Par. As lmpadas do tipo Par possuem refletor parablico de vidro prensado, podendo ser utilizadas em iluminao externa, cuidando-se apenas para que a luminria inclua uma conexo prova dgua entre ela e o refletor. 5.2) Lmpadas de Descarga Lmpada em que a luz produzida pela incidncia de radiaes em uma pintura fosforescente interna ao bulbo, radiaes essas provocadas por uma descarga eltrica em um gs, vapor de metal ou numa mistura de diversos gases e vapores.



5.2.1) Lmpadas Fluorescentes e Fluorescentes Compactas (tipo PL) Vida til mdia = 7.500h p/ fluorescentes de ctodo frio e 25.000h p/ fluorescentes de ctodo quente. As modernas Energy Saver FH T5 de 14w da Osram, possuem 16.000h de vida til e as fluorescentes compactas, acima de 5.000h. Eficincia luminosa = 65 lm/w a 105lm/w (para os modelos mais modernos, como o tipo T5 da Osram). Para as fluorescentes compactas varia entre 50lm/h a 70lm/w. Tenso de funcionamento = 127V ou 220V Fator de potncia do equipamento auxiliar = varia de 0,50 a 0,98. Para a maioria das fluorescentes compactas o FP=0,50. Necessita equipamento auxiliar para seu funcionamento (reator). As lmpadas de partida convencional necessitam tambm de starter. Reproduo de cor: so fabricadas em diversas

composies de sais, produzindo tonalidades bem variveis. Algumas se aproximam da reproduo de cor das lmpadas incandescentes. (IRC=78 para lmpada fluorescente de 20w tipo T10 da Osram; IRC=85 para lmpada fluorescente de 16w tipo T8 da Osram. Temperatura de cor = 4.000K a 6.500K Potncias mais usuais : Fluorescentes comuns 16w, 20w, 32w, 40w, 65w e 110w (tipo HO) Fluorescentes compactas 9w, 13w e 26wCRISTINA LUIZA BRULIO - 39 -


Aplicaes : iluminao comercial e industrial em geral; garagens e reas comuns de condomnios. As fluorescentes compactas podem ser usadas em substituio s

incandescentes no uso residencial, desde que especificadas com baixa temperatura de cor. 5.2.2) Lmpadas Vapor de Mercrio Vida til mdia = 18.000h Eficincia luminosa = 50 lm/w Tenso de funcionamento = 220V Fator de potncia do equipamento auxiliar = varia de 0,70 a 0,85 Necessita equipamento auxiliar para seu funcionamento (reator). Reproduo de cor: De um modo geral distorcem a cor, emitindo uma luz de cor azulada. A maioria possui uma camada interna de fsforo para correo da cor. IRC=47. Temperatura de cor = 5.000K Potncias mais usuais : 80w, 125w, 250w, 400w, 700w, 1.000w Aplicaes : iluminao industrial em geral; vias pblicas; ptios; estacionamentos; campos e quadras esportivas;

fachadas e monumentos.



5.2.3) Lmpadas Vapor de Sdio Vida til mdia = 12.000h, chegando a 30.000h nas modernas SON Plus Pia da Phillips Eficincia luminosa = 100 lm/w, chegando a 150lm/w na SON Plus Pia de 600w da Phillips Tenso de funcionamento = 220V Fator de potncia do equipamento auxiliar = varia de 0,35 a 0,80 Necessita equipamento auxiliar para seu funcionamento (reator). Reproduo de cor : Distorcem a cor, emitindo uma luz de cor amarelada. IRC=35. Temperatura de cor = 3.000K Potncias mais usuais : 70w, 150w, 250w, 400w, 600w, 1.000w Aplicaes : iluminao industrial em geral; vias pblicas; ptios; estacionamentos; campos e quadras esportivas;

fachadas e monumentos. 5.2.4) Lmpadas Multivapores Metlicos Vida til mdia = 12.000h Eficincia luminosa = 80lm/w a 90 lm/w Tenso de funcionamento = 220VCRISTINA LUIZA BRULIO - 41 -


Fator de potncia do equipamento auxiliar = 0,90 Necessita equipamento auxiliar para seu funcionamento (reator). Reproduo de cor excelente. IRC=80 a 95 Temperatura de cor = 4.000K a 7.000K Potncias mais usuais : 70w, 150w, 250w, 400w,1.000w Aplicaes : iluminao comercial em geral; iluminao industrial em geral; vias pblicas; ptios; estacionamentos; campos e quadras esportivas; fachadas e monumentos. 5.2.5) Lmpadas Mistas Vida til mdia = 6.000h Eficincia luminosa = 25 lm/w Tenso de funcionamento = 220V Fator de potncia = 1,0 No necessita equipamento auxiliar para seu funcionamento. Reproduo de cor : Razovel. Temperatura de cor = 3.500K Potncias mais usuais : 160w, 250w, 500w Aplicaes : iluminao industrial em geral; ptios;

estacionamentos. 5.2.6) Fibras ticas Usa-se o sistema de iluminao por fibras ticas como recurso para se separar a fonte de luz da rea a ser iluminada. O funcionamento se d atravs de uma lmpada halgena comCRISTINA LUIZA BRULIO - 42 -


refletor dicrico de 250W/24V ou vapor metlico de 150W, acondicionada dentro de um gabinete metlico juntamente com outros dispositivos ticos, eletrnicos e mecnicos (fonte), que projeta sua luz em espelhos, forando a luz a passar atravs de uma guia que pode ser de plstico, vidro ou lquida, da fonte de luz at o local que necessita ser iluminado. A qualidade da luz emitida est relacionada com a gerao da luz dentro das fontes e com os materiais utilizados na fabricao das fibras. Cada fonte pode ter at 7 ou 8 cabos indo para pontos distintos. A fibra um material muito caro e vendido por metro, por isso as medidas de projeto tm que ser precisas. As fontes no podem ser colocadas muito distantes dos pontos a serem atingidos pelas fibras, pois se observa uma queda na luz transmitida de mais ou menos 5% por metro. Recomenda-se que as distncias mximas sejam de 10m, no devendo ultrapassar 6m para instalaes aquticas, como por exemplo, na iluminao de piscinas. Opcionalmente pode-se ter na fonte um vidro refletor giratrio, que proporciona uma contnua mudana de cores na luz projetada atravs da fibra. Para maiores detalhes de cada tipo de lmpada ou dos equipamentos de iluminao a serem especificados nos projetos luminotcnicos, consultar os catlogos dos fabricantes. A ttulo de ilustrao, apresentamos em seqncia s tabelas, cpias de catlogos contendo caractersticas de algumas lmpadas e luminrias encontradas no comrcio.CRISTINA LUIZA BRULIO - 43 -


6) ALGUMAS DICAS PARA PROJETOS LUMINOTCNICOS RESIDENCIAIS E COMERCIAIS Lmpadas halgenas do tipo AR no jogam luz para trs, possuindo por isso facho bem focado. So puramente cnicas, no podendo ser aplicadas para iluminao geral mas sim para iluminao de destaque ou de tarefa. Recomenda-se muito critrio na dimerizao de lmpadas do tipo halgenas, pois em baixas potncias se tm tambm baixas temperaturas, o que prejudica o ciclo do halognio, que necessita de altas temperaturas para acontecer. Sugere-se reduzir em no mximo 40% do valor da potncia nominal da lmpada, ligando-a de vez em quando na potncia mxima, pois caso no ocorra o ciclo do halognio, ela passar a funcionar como uma lmpada incandescente comum. Na iluminao de cozinhas e reas de servio dar preferncia lmpadas de cores mais frias (da ordem de 4.000 a 5.000 K). Entretanto, se a copa ou cozinha for um espao a ser compartilhado com amigos, usar lmpadas de 3.000 K. Em escritrios de residncias a tendncia atual a de se usar um nvel mais baixo de iluminamento para a iluminao geral (cerca de 300 lux), reforando as reas de trabalho com iluminao localizada. Em salas de visita e de jantar o mais importante so as pessoas e no os objetos. Cuidar para produzir iluminao tanto no plano vertical como no horizontal. Closets e provadores de roupa necessitam lmpadas com boa reproduo e baixa temperatura de cor, e que no esquentem oCRISTINA LUIZA BRULIO - 44 -


ambiente. Uma boa alternativa para os espelhos o uso de lmpadas fluorescentes distribudas ao longo do espelho, iluminando por igual, sem proporcionar sombras indesejveis. Para espelhos de banheiros uma boa alternativa o uso de arandelas laterais, posicionadas na altura dos olhos, o que evita o aparecimento de sombras. Radiaes infravermelhas como as emitidas pelas lmpadas de filamento incandescentes e halgenas provocam

aquecimento, ocasionando efeito craquel em pinturas e obras de arte, devido sucesso de dilataes e contraes das superfcies. J as radiaes ultravioletas emitidas pela maioria das lmpadas de descarga, podem provocar o desbotamento na cor. J existem no comrcio filtros para radiaes ultravioletas e infravermelhas, que devem ser usados como proteo e conseqente preservao das obras de arte.



TABELAS



Tabela 1 ILUMINNCIAS (ILUMINAMENTOS) MDIAS EM LUXATIVIDADES Auditrios e Anfiteatros Bancos Bibliotecas Escolas Escritrios AMBIENTE platia atendimento ao pblico salas de datilgrafas salas de gerentes guichs arquivo salas de leitura estantes salas de aula quadro negro NBR-5423/92 100 - 200 300-750 300-750 300-750 300-750 200-500 300-750 200-500 200-500 300-750 300-750

desenho decorativo

Hospitais

mesa de trabalho / pronto socorro 300-750 100-200

Hotis e Restaurantes

radioterapia

Cozinhas: geral local vitrines e balces 150-300 300-750 750-1.500

Lojas Residncias

Sala de estar geral 100-200



Residncias

local (leitura e escrita)

300-750

Cozinhas: geral local (fogo e mesa) 100-200 200-500

Halls, escadas e garagens: geral local 75-150 200-500

Banheiros geral local 100-200 200-500

Quarto de dormir Esportes geral local (espelhos e cama) salo para ginstica salo p/ recreao salo p/ quadra de tnis 100-200 200-500 150-300 100-200 300-750

Tabela 2 FATOR DE DEPRECIAO (d)PERODO DE MANUTENO

AMBIENTE

2.500 HORAS

5.000 HORAS

7.500 HORAS

Limpo Normal Sujo

0,95 0,91 0,80

0,91 0,85 0,66

0,88 0,80 0,57CRISTINA LUIZA BRULIO

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Tabela 3 - FATORES DE REFLEXO DE DIFERENTES MATERIAIS DE CORES MATERIAIS Asfalto sem poeira Cal Cantaria Cermica Vermelha Concreto Aparente Gesso (branco) Granito Granolite Macadam Pedregulho Terra Tijolo Tecido escuro (l) Grama escura Livros em estantes Madeira clara Madeira escura Nuvens Papel Branco Troncos de rvores Vegetao Veludo Preto Espelhos % 7 85-88 25-60 30 55 90-95 40 17 18 45 13 7-20 13-48 2 6 13 7-13 80 80-85 3-5 25 0,2-1 80-90 CORES Escuras Mdias Claras Muito Claras Brancas Cinzenta Parda Prola Alumnio Polido Cromo Ao Inox Esmalte Amarelas Azul Bege Branca Casca de Ovo Creme Marfim Muito escuras Preta Rosa Verde Vermelha % 15-30 30-50 50-70 50-70 85-75 25-60 08-50 72 60-70 60-65 55-65 60-90 30-70 05-55 25-65 85-95 81 60-68 71-77 0-15 04-08 35-70 12-60 10-35





CATLOGOS DE FABRICANTES



CAPTULO IV FORNECIMENTO DE ENERGIA AOS PRDIOS1) DIAGRAMA ELTRICO USINA / CONSUMIDOR A energia eltrica utilizada para o funcionamento dos diversos equipamentos existentes em nossas instalaes, inicia-se nas usinas geradoras, responsveis pela transformao de energia de diversas formas em energia eltrica. A partir de sua produo, a energia dever ser transportada at os centros consumidores atravs das chamadas linhas de transmisso. Chegando nas proximidades dos centros consumidores precisa passar por um processo de transformao, de forma que os nveis de tenso sejam adequados distribuio aos consumidores. Isso se d em equipamentos chamados

transformadores de potencial, instalados em locais apropriados, denominados subestaes. A partir da a energia levada at os usurios em sistemas de distribuio pblicos areos ou subterrneos, entrando nas edificaes e sendo finalmente disponibilizada para o funcionamento dos equipamentos eltricos. Todo esse trajeto da energia desde a gerao at o consumidor final est representado no diagrama da pgina seguinte. Para a identificao das diversas partes do sistema mostrado, veja a legenda na pgina seguinte.



Legenda do Diagrama Eltrico Usina/Consumidor: G TE TA S Usina Geradora Transformador Elevador (eleva a tenso na rede) Transformador Abaixador (abaixa a tenso na rede) Subestao Transformadora (lugar onde se faz transformao do nvel de tenso na rede) SA LT Subestao Abaixadora Linha de Transmisso (alta tenso) uma rede de alta tenso que transmite energia sem distribuir (3 fases), desde a usina geradora at a chegada ao centro urbano ou polo industrial RDP Rede de Distribuio Primria - distribui energia em mdia tenso (3 fases) para grandes consumidores RDS Rede de Distribuio Secundria - distribui energia em baixa tenso (3 fases+neutro) para pequenos e mdios

consumidores monofsicos (tipoAF+N), bifsicos (tipoB F+F+N) e trifsicos (tipo DF+F+F+N) F/N Condutores fase e neutro



2) GERAO E COGERAO DE ENERGIA 2.1) Gerao A gerao de energia eltrica a transformao de qualquer tipo de energia em energia eltrica. Esse processo ocorre em duas etapas. Na 1 etapa, uma mquina primria transforma qualquer tipo de energia, normalmente hidrulica ou trmica, em energia cintica de rotao. Em uma 2 etapa, um gerador eltrico acoplado mquina primria transforma a energia cintica de rotao em energia eltrica. O sistema de gerao formado pelos seguintes componentes: Mquina primria transforma qualquer tipo de energia em energia cintica de rotao para ser aproveitada pelo gerador. As principais mquinas utilizadas so motores diesel, turbinas hidrulicas, turbinas a vapor, turbinas a gs e elicas. Geradores transformam a energia cintica de rotao das mquinas primrias em energia eltrica. So dimensionados de acordo com a potncia que a mquina primria pode fornecer. Alm da potncia, o tipo de mquina primria (elica, hdrica, trmica, etc...) define tambm a velocidade de rotao que ir ser transmitida ao gerador e, em funo dessa velocidade so definidos o nmero de plos do gerador e a freqncia de operao do sistema eltrico. Por exemplo, no Brasil essa freqncia de 60 Hz e no sistema de gerao do Paraguai a freqncia de 50 Hz.



Transformadores equipamentos utilizados para elevar ou rebaixar o nvel de tenso, pois uma vez gerada a energia eltrica, existe a necessidade de se compatibilizar o nvel de tenso do sistema ao qual o grupo gerador ser ligado. Desta forma um grupo gerador que gera energia a uma tenso de 13,8kV pode ser ligado a uma linha de transmisso de 69kV pois o transformador instalado aps o gerador far o ajuste de tenso. Sistema de controle, comando e proteo Para interligar um grupo gerador a uma rede de transmisso ou distribuio, so necessrios vrios requisitos. Em primeiro lugar, a tenso de sada do gerador no pode variar mais que 10% para cima ou para baixo. O controle da tenso feito atravs da excitatriz do prprio gerador. preciso ainda fazer o sincronismo com a rede antes de comandar o fechamento da linha. Para isso so necessrios vrios equipamentos de manobra e proteo, tais como TCs, TPs, rels e disjuntores. O quadro de comando e proteo rene todos os equipamentos e permite ao operador supervisionar o funcionamento do sistema e atuar imediatamente caso se faa necessrio. 2.3) Cogerao De acordo com a ANEEL (Agncia Nacional de Energia Eltrica, responsvel por todo o sistema de gerao e transmisso de energia do Brasil), Cogerao de energia definida como processo de produo combinada de calor e energia eltrica (ou mecnica), a partir de um mesmo combustvel, capaz de produzir benefcios sociais,CRISTINA LUIZA BRULIO - 56 -


econmicos e ambientais. A atividade de cogerao contribui efetivamente para a racionalizao energtica, uma vez que possibilita maior produo de energia eltrica e trmica a partir da mesma quantidade de combustvel. Diferentemente da gerao, na cogerao a energia trmica utilizada diretamente nos processos de manufatura, tais como fornos, caldeiras, entre outros. A cofgerao o reaproveitamento dos resduos de energia dessas fontes para a gerao de energia eltrica, diminuindo assim, as perdas e, conseqentemente, aumentado o rendimento e o aproveitamento das fontes de energia. A cogerao a forma mais eficiente de gerar calor e energia. Para entender a cogerao, necessrio saber que a forma mais convencional de se gerar energia baseada na queima de um combustvel para produzir vapor. 2.3) Tipos de Usinas Geradoras Tradicionais 2.3.1) Termeltricas As mquinas a vapor foram as primeiras mquinas a produzirem energia mecnica aproveitvel para processos industriais. Por isso essas mquinas foram fundamentais para a gerao de energia eltrica, uma vez que j existia o domnio desta tecnologia. As instalaes de potncia com turbinas a vapor podem visar apenas a obteno de energia mecnica. Podem, porm, obter

simultaneamente energia mecnica ou eltrica e vapor para o processo. Essas centrais podem trabalhar em circuito aberto ou fechado.CRISTINA LUIZA BRULIO - 57 -


O aquecimento da gua feito atravs da queima de algum combustvel. De um modo geral, denomina-se combustvel qualquer corpo cuja combinao qumica com outro seja exotrmica. Entretanto, condies de baixo preo, existncia na natureza ou processo de fabricao em grande quantidade limitam tecnicamente o nmero de combustveis usados. So muito usados o carvo, gs ou leo. O gs natural um dos combustveis mais limpos dentre todos os conhecidos, devido sua composio qumica, emitindo menos poluentes na atmosfera, quando queimado. Basicamente uma instalao composta de bomba, caldeira, turbina e condensador. Os combustveis so queimados e aquecem a gua da caldeira, que gera vapor. O vapor produzido gira a turbina, que gira o eixo do gerador, que produz eletricidade. Como vantagens das termeltricas podemos citar os investimentos relativamente baixos para suas implantaes e relativa flexibilidade em suas posies geogrficas. Isso permite a localizao da usina prxima s regies de consumo, evitando-se assim as linhas de transmisso. Por outro lado, bom lembrar que termeltricas utilizam a queima de biomassa, petrleo (ou o gs dele) e os carves, para gerar energia. Como esses ltimos so recursos naturais no renovveis, a utilizao desses recursos em larga escala tende a diminuir as reservas mundiais. Nas usinas termeltricas movidas a carvo mineral, que so formas fossilizadas de vegetais encontradas em abundncia no planeta, acontecem dois tipos de agresso ambiental: lanam-se gases na atmosfera e despeja-se gua quente



no meio ambiente. A queima do carvo aumenta o efeito estufa e piora a qualidade do ar. 2.3.2) Hidreltricas A hidroeletricidade uma tecnologia bem estabelecida, madura totalmente dominada por diversos pases, incluindo o Brasil, que tem 93% de sua eletricidade de origem hdrica. H duas condies bsicas para se produzir hidroeletricidade: o volume dgua (acumulada em uma represa) e o desnvel do curso do rio, s possvel em rios de planalto (a fim de que a gua tenha a fora necessria para acionar as ps das turbinas). Isso o que explica o grande potencial hidreltrico do Brasil: rios caudalosos e predominantemente de planaltos. A energia eltrica produzida em uma usina hidreltrica quando a gua, normalmente armazenada numa represa liberada para fazer girar turbinas acopladas a geradores eltricos. A energia eltrica obtida transmitida para seus usos finais atravs de linhas de transmisso. A gua armazenada a uma certa altura h acima do gerador possui energia potencial do campo gravitacional terrestre (mgh). Essa energia pode ser disponibilizada sob a forma de energia cintica (1/2 mv ) Ao cair sobre as ps das turbinas, essa energia convertida em energia mecnica, fazendo girar o eixo da turbina, que acoplado a um gerador, produz energia eltrica. As represas so construdas transversalmente aos cursos dgua e tm dois propsitos principais, e cuja importncia relativa varia de um lugar para o outro: Aumentar o nvel da gua para elevar usa energia potencial.CRISTINA LUIZA BRULIO - 59 -


Criar um reservatrio de gua para compensar as flutuaes do fluxo de gua no rio e tambm da demanda de energia eltrica. A construo de uma UHE geralmente tem significativos impactos sociais e ambientais. Este fato vinha sendo minimizado at recentemente no Brasil. A resistncia pblica construo de barragens vem se cristalizando em muitos pases, impondo restries gerao hidreltrica, em favor de outros usos da gua. No h a menor dvida de que a legislao ambiental brasileira introduzida nos ltimos 20 anos vai encarecer o custo da energia hidreltrica. Mas a hidroeletricidade no a nica forma de gerao a sofrer este impacto. Outras formas de gerao esto sofrendo igualmente ou at mais ainda esses efeitos (nuclear, por exemplo). As grandes vantagens da hidroeletricidade so: uma fonte de energia renovvel e no poluente da atmosfera; seu custo operacional baixo (depois da construo da usina, sua operao relativamente barata, pois usa pouca mo de obra e a gua j est represada). Alguns aspectos negativos das hidreltricas so: os custos de construo da represa e da usina so elevados, bem como da manuteno da rede de transmisso de energia at os centros consumidores; necessidade de desapropriao e reassentamento populacional; as grandes represas causam problemas ecolgicos no meio ambiente, tais como no ciclo de reproduo de certas espcies de peixes, microssismos no subsolo (pela acomodao geolgica de camadas de rochas) devido inundao de imensas reas, transmisso de doenas (devido s guas paradas da represa), piora da qualidade da gua (devido decomposio do material orgnicoCRISTINA LUIZA BRULIO - 60 -


submerso), alteraes climticas, efeitos sobre a flora e a fauna, dentre outros. 2.3.3) Nucleares A energia eltrica gerada por usinas nucleares, baseia-se na fisso (quebra, diviso) do tomo. As matrias primas necessrias a esse processo so o urnio ou o trio, os minrios radioativos. A fisso nuclear consiste no seguinte: os tomos do urnio 235, por exemplo, so bombardeados por nutrons, seus ncleos se fragmentam liberando enorme quantidade de energia. Essa

fragmentao do ncleo do tomo atingido, por sua vez, d origem a outros nutrons, que vo bombardear os tomos vizinhos, e assim sucessivamente, numa reao em cadeia. Esse processo de reao em cadeia tem de ser realizado de forma controlada, em condies de segurana absoluta, pois sua expanso desordenada pode ocasionar terrveis catstrofes. O local apropriado onde ocorre essa fisso nuclear controlada chama-se reator nuclear, pea fundamental para uma usina nuclear. A fisso nuclear ocorrida no reator da usina produz enormes quantidades de calor; esse calor, por sua vez, ser utilizado para aquecer uma certa quantidade de gua, transformando-a em vapor; a presso desse vapor faz girar uma turbina, que era acionar um gerador; esse gerador converter a energia mecnica proveniente da turbina, em energia eltrica. No Brasil, o uso da energia nuclear para gerar eletricidade foi iniciado com o chamado Programa Nuclear Brasileiro, um acordo firmado entre o Brasil e a Alemanha em 1975. De acordo com o programa, oCRISTINA LUIZA BRULIO - 61 -


Brasil iria adquirir dos alemes a tecnologia para fabricao de um tipo de reator nuclear. Iniciou com a construo de uma usina nuclear em Angra dos Reis (RJ) e previa a construo de mais oito usinas nucleares at 1990. Os obstculos a esse programa, entretanto, foram e continuam sendo inmeros. A usina de Angra dos Reis teve um custo de produo enorme, bem maior do que o previsto, alm de no ter funcionado a contento. At hoje essa usina no conseguiu ser operada ininterruptamente com sua plena capacidade. Problemas tecnolgicos e pequenos acidentes paralisaram essa primeira (e nica, at o momento) usina nuclear brasileira. Outra questo levantada diante desse Programa Nuclear Brasileiro a seguinte: o Brasil no tem necessidade da energia nuclear pelo fato de possuir um imenso potencial hidrulico ainda pouco utilizado. Uma das vantagens das usinas termonucleares que elas tornaramse uma forte opo dos pases centrais, especialmente os europeus, muito dependentes do petrleo e da vulnerveis a crises como a de 1973 e de 1979. Uma das desvantagens das usinas nucleares que cerca de 3 a 5 anos depois, preciso haver a troca e limpeza dos materiais contidos no interior dos reatores nucleares, de que resultam os resduos ou o chamado lixo atmico, entre os quais est o plutnio, altamente radioativo e prejudicial ao organismo humano (provoca cncer e outras doenas) e ao meio ambiente. Em face disso, ele acondicionado em containers ou caixas de concreto, revestido internamente de chumbo, para impedir o vazamento da radioatividade e depois enterrado em lugares profundos do subsolo ou do mar. Como esta radioatividade dura centenas de anos, pode ocorrer o risco de eventuais vazamentos.CRISTINA LUIZA BRULIO - 62 -


Alm disso, as usinas nucleares duram cerca de 25 anos, produzem menos energia que as hidreltricas e custam mais em sua manuteno e controle. Mesmo com os controles de alta tecnologia, j houve erros humanos provocando graves acidentes nucleares, como o de Chernobyl, na Rssia, em 1986. 2.4) Tipos de Usinas Alternativas Geradoras de Energia Eltrica 2.4.1) Elica A energia elica a fonte de energia alternativa com maior taxa de crescimento. Ainda assim, s entra com 0,1% da produo total de eletricidade. A energia elica pode ser aplicada quando houver ventos constantes com uma velocidade mdia de 10 m/s e velocidade mnima de 6 m/s. condicionada tambm direo dos ventos. captada atravs de cata-ventos, cujas ps so feitas de fibra de vidro, mais leves e assim capazes de girar com ventos de 10 m/s. No Brasil isso s possvel em alguns locais do nordeste e sul do pas. Seu aspecto positivo mais forte de que no polui o ar, sendo por isso a favorita dos ambientalistas. Os aspectos negativos so suas limitaes de uso em funo de ser instvel (depende das variaes do vento) e o fato de ser ainda uma energia cara (cerca de US$3.000,00 / kW). Pode ser complementar s energias tradicionais. 2.4.2) Fotovoltaica ou Solar A energia fotovoltaica utiliza o processo de radiao solar. No territrio brasileiro existe uma radiao solar mdia de 900 W/m. Uma placa fotovoltaica converte deste total, no mximo 81 W/m de eletricidade, durante 6 horas do dia (parmetro de projeto que depende da posioCRISTINA LUIZA BRULIO - 63 -


do sol). Deve-se, no entanto, utilizar um banco de baterias para armazenar a energia a ser utilizada em perodos nos quais a radiao no pode ser aproveitada. Isto encarece muito o investimento. O Brasil ainda no tem domnio de processo de fabricao de painis fotovoltaicos. A ttulo de exemplo, um painel de 250 W possui uma rea de 2,27 m. Entretanto, necessria uma mesma rea mnima para a instalao de equipamentos perifricos, entre os quais, conversores de tenso, alternador de corrente contnua para corrente alternada, banco de baterias, entre outros. O custo de investimento na gerao de energia fotovoltaica muito alto: cerca de US$4.500,00 / kW gerado. Assim como a energia elica, no poluidora do ambiente. Est, porm, limitada em seu aproveitamento por razes de custo elevado e atrasos tecnolgicos. 2.4.3) Biomassa Agrupa vrias opes como queima da madeira, carvo vegetal, o processamento de celulose e o bagao da cana de acar. Inclui o uso de lcool como combustvel. Responde por 1% da energia eltrica mundial. Seu aspecto mais positivo que aproveita restos, reduzindo o desperdcio. Tem contra si o fato de que esbarra nos limites da sazonalidade.. A produo de energia cai no perodo da entressafra. Dependendo de como se queima a biomassa pode ser muito poluente. 2.4.4) Algumas Outras Fontes Alternativas Podemos ainda citar como fontes alternativas para a gerao de energia eltrica o aproveitamento- 64 -

das

energias

geotrmicas

CRISTINA LUIZA BRULIO


(provenientes do calor do subsolo da terra), energia do hidrognio (obtido de um processo de eletrlise da gua) e mais recentemente o estudo de aproveitamento da energia das mars, que vem sendo desenvolvido pela USP em So Paulo.



Transformador de Potencial Entrada Superior em Mdia Tenso com Terminais para 3 Fases Sada em Baixa Tenso com Terminais para 3 Fases e um Neutro



Vista Panormica de uma Usina Hidreltrica

Placas Coletoras de Energia Solar (Fotovoltaica)



Usina Termeltrica

Cataventos para Aproveitamento da Energia Elica - Cear



3) TRANSMISSO DE ENERGIA A opo pela intensa utilizao do potencial hidroeltrico do pas determinou as caractersticas singulares do sistema. As usinas desse tipo so construdas onde melhor se pode aproveitar as afluncias e os desnveis dos rios, muitas vezes em locais distantes dos centros consumidores. Assim, para atender ao mercado, foi necessrio desenvolver um extenso sistema de transmisso, em que as linhas criam uma complexa rede de caminhos alternativos para escoar com segurana a energia produzida at os centros de consumo. Alm disso, esses sistemas contribuem para a integrao entre as regies, permitindo que os consumidores sejam beneficiados pela diversidade do comportamento das vazes entre rios de diferentes bacias hidrogrficas. As linhas de transmisso de energia eltrica caracterizam-se, principalmente, por uma sucesso de torres metlicas ou de concreto, distribudas regularmente atravs de um desenvolvimento linear, no retilneo. Essas torres tm a funo de sustentar os cabos condutores de energia e garantir um afastamento vertical mnimo da rede em relao ao terreno, estradas de ferro, rodovias, etc... As reas em torno das LTs fazem parte da chamada faixa de servido. A largura dessas faixas depende das caractersticas especficas da linha, podendo variar de um caso para outro. Em qualquer uma delas, entretanto, deve-se respeitar os espaos reservados, no invadindo as faixas para, por exemplo, construir edificaes. Os campos

magnticos so intensos nas proximidades dos cabos eltricos e podem causar srios inconvenientes para quem se aproxima.CRISTINA LUIZA BRULIO - 69 -


Dependendo da extenso da linha, pode haver a necessidade da implantao de subestaes intermedirias cuja rea varia de acordo com a potncia da LT. Os locais de implantao das torres so escolhidos segundo caractersticas do relevo, situando-se

preferencialmente no topo de elevaes e/ou encostas, permitindo um maior espao entre as torres e, por conseguinte, menor custo, menor nmero de torres, reduzindo tambm o intervalo de tempo para sua implementao. O custo de implantao e de manuteno das linhas de transmisso bastante elevado. Antes da construo existe todo um trabalho de levantamento das reas selecionadas para o traado da linha, contemplando inclusive o patrimnio arqueolgico. Depois de

construdas, as linhas so inspecionadas sistematicamente tanto por via area quanto terrestre. As tenses numa linha de transmisso so bastante elevadas, pois haver muita perda de energia no transporte da usina at o centro consumidor. Existem linhas de transmisso com tenses de 69kV, 138kV, 500kV, e outras. Tenses desse nvel so consideradas alta tenso. 4) SUBESTAO ABAIXADORA Ao chegar nas proximidades dos centros consumidores, a energia que foi transportada em alta tenso dever ser transformada, de maneira a que a tenso seja reduzida antes da distribuio para os

consumidores finais. Essa transformao acontece em equipamentos chamados transformadores, instalados em um espao fsico chamado subestao. Nas subestaes abaixadoras que receberam os cabosCRISTINA LUIZA BRULIO - 70 -


das linhas de transmisso, tambm se iniciam os chamados sistemas de distribuio em tenso primria. A tenso de sada dessa subestao est em um nvel classificado como mdia tenso, ainda imprprio para o uso direto. 5) REDE DE DISTRIBUIO PRIMRIA as subestaes abaixadoras que j reduziram, em um primeiro estgio, a alta tenso reinante na linha de transmisso. Essas redes so constitudas de trs fases (trifsicas). Os cabos so dispostos em posio horizontal e posicionados nos pontos mais altos dos postes. Em Belo Horizonte, a rede de distribuio primria da CEMIG (Centrais Eltricas de Minas Gerais) tem tenso de 13,8 kV (mdia tenso). Tm como funo distribuir energia para os grandes consumidores, tais como indstrias, grandes edifcios comerciais, hospitais e outros com altos valores de potncia instalada. Como a tenso desse sistema no pode ser aplicada aos equipamentos eltricos em geral, caber ao consumidor que recebe energia desse sistema, providenciar o abaixamento da tenso atravs de subestaes prprias, instaladas em sua propriedade. Essas subestaes podem ser de trs tipos:: Subestao area: transformador instalado em poste localizado dentro do limite de propriedade do consumidor. exigida para consumidores que tm alta potncia instalada. o tipo mais simples de subestao, devendo, porm, ter sua posio bem estudada para no causar impacto esttico negativo na fachada do edifcio. A opo por esse modelo est limitada a uma potncia mxima demandada de 225 kVA. Acima deste valor oCRISTINA LUIZA BRULIO - 71 -


consumidor dever adotar obrigatoriamente o modelo de subestao abrigada. As instalaes so padronizadas nas normas da Concessionria local, que dever ser consultada antes do projeto. Subestao abrigada: o nome que se d ao ambiente fechado onde so instalados os transformadores de potencial, que reduziro a mdia tenso recebida da RDP para a baixa tenso. Esto dentro do limite de propriedade do consumidor e devem atender a requisitos mnimos de rea, p direito, acesso, ventilao, espessura das paredes e outros detalhes

construtivos exigidos pela

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Apostila Lum-2S2006