1

UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ

LIEGE LAURENTINO

PROJETO LUMINOTÉCNICO

Itajaí

2015

2

LIEGE LAURENTINO

PROJETO LUMINOTÉCNICO

Trabalho apresentado como requisito parcial para obtenção da M3, da disciplina de Instalações prediais II, do curso de Engenheira Civil, pela Universidade do Vale de Itajaí, Centro de Ciências Tecnológicas da Terra e do Mar CTTMar.

Professor: Raimundo C. Ghizoni Teive.

Itajaí

2015

3

1 INTRODUÇÃO

O seguinte trabalho envolve o dimensionamento do número de

luminárias/lâmpadas necessárias para atingir o nível de iluminância mínimo

recomendado pela norma NBR 5413 – iluminação de interiores, considerando

também a disposição das luminárias no ambiente.

Para a estudo feito através da disciplina de Instalações prediais II, será

escolhida e analisada uma sala de aula da Universidade do Vale do Itajaí.

Será executado com auxílio do software LUMINE (AltoQI), um projeto prático.

Já a parte teórica será feita com base no método dos Lúmens.

Por fim apresentar-se-á a redução do consumo de energia elétrica propicia

pelo projeto proposto, apresentando a avaliação econômica considerando uma tarifa

de energia elétrica de R$0,45/KWh.

4

2 OBJETIVOS

2.1 Objetivo geral

Realizar um projeto luminotécnico para uma sala de aula a qual mede 11,8 x

6,8m, com pé direito de 3m. Sabendo que o teto é escuro, as paredes são escuras e

o piso é escuro (ambiente 331). Sendo a manutenção desta sala semestral e o

ambiente considerado normal.

Determinar o número de luminárias/lâmpadas necessárias, utilizando-se

alguns tipos de lâmpadas conhecidos, considerando que as luminárias estão

suspensas do teto 0,13cm e o posto de trabalho está a 0,72 cm do piso.

Fazer uma análise da eficiência energética do sistema.

2.2 Objetivos específicos

Executar o projeto prático no software LUMINE (AltoQI);

Realizar o projeto teórico utilizando o método dos Lúmens;

Apresentar a avaliação econômica considerando uma tarifa de energia

elétrica de R$0,45/KWh.

5

3 PROJETO LUMINOTÉCNICO

É necessário buscar uma eficiência energética na iluminação. Evitando

iluminação em excesso; utilizando lâmpadas com boa eficiência luminosa (lm/w);

fazendo manutenções periódicas (luminárias/lâmpadas); utilizar interruptores

adequados; fazendo aproveitamento da luz natural; utilizando a energia

racionalmente.

Para obter os conhecimentos gerais é necessário conhecer alguns conceitos

gerais, os quais serão demonstrados a seguir:

Fluxo luminoso: é a quantidade de luz emitida por uma fonte luminosa,

por segundo, na tensão de uso, em todas as direções.

Símbolo φ

Unidade: Lumens ou Lm

Intensidade luminosa: é o fluxo luminoso em uma única direção

Símbolo: I

Unidade: Candela ou Cd

Eficiência luminosa: é a relação entre o fluxo luminoso emitido e a

potência consumida.

Símbolo: £

Unidade: lm/W

Iluminancia: é a relação entre o fluxo luminoso emitido e a área de

interesse.

Símbolo: E

Unidade: lm/m2= lux ou lx

**Observaçao: é o valor emitido pela norma NBR 5413:2015

6

3.1 Método dos Lumens

É indicado para áreas retangulares, visa calcular o fluxo luminoso total

necessário para um determinado ambiente.

a) Fluxo total luminoso (φ)

φt= E× AFu×Fdl

Onde: E = quantidade de lumens necessários para iluminar um ambiente

(NBR 5413:2015)

A= área do ambiente

Fdl = segundo tabela 1 abaixo.

Tipo de luminária/lâmpada

Refletância

Teto

Branco = 70%

Claro= 50%

Escuro = 50%

a) Paredes

Claras = 50%

Escuras = 30%

b) Pisos

Claro = 50%

Escuro = 10%

7

Para encontrar o fato de utilização (fu) deve-se encontrar o fator de refletância

media (K), dado pela formula:

𝐾=a×b

HLP×(a+b)

Onde: a = comprimento do ambiente

b = largura do ambiente

Altura do posto de trabalho

Pé direito

Altura da luminária

HLP = altura líquida

Com o valor do K, segundo a tabela de fator de utilização de cada tipo de

luminária pode-se encontrar fu.

Cálculo do número de projetores (luminárias)

N° lumi. = φt

Nll×φtPot

Onde: φt = Fluxo luminoso = lm

Nll = Número de lâmpadas por luminária = 4

φtPot = Fluxo luminoso gerado pela lâmpada = 3000 W (tabela 2.1

apostila)

8

b) Disposição das luminárias

A disposição da luminárias é dada em função da altura líquida, a máxima

distancia entre as luminárias varia de 1 a 1,5 de HLp.

c) Cálculo de consumo

É feito considerando a tarifa de energia elétrica.

9

10

4 SISTEMA LUMÍNICO ATUAL

O ambiente escolhido foi uma sala de aula da Universidade do Vale do Itajaí,

localizada no bloco D (em cima do terral), segundo andar, número 205. A sala

aproveita pouco a energia solar, possui iluminação natural advinda através das

janelas, as quais são pintadas com tinta fosca branca e ficam localizadas ao lado

oeste da sala.

11

Atualmente na sala possui 12 luminárias, as quais contem 4 lâmpadas de

40W.

d) Fluxo total luminoso (φ)

φt= E× AFu×Fdl

Onde: E = quantidade de lumens necessários para iluminar uma sala de aula

comprimento da sala = 300 lx (conforme tabela 2.6 da apostila de instalações

elétricas industriais do autor João Mamede Filho - NBR 5413:2015)

A= área da sala = 11,8 x 6,8 = 80,24 m2

Fdl = 0,85 (ambiente normal, limpeza semestral) – segundo planilha abaixo.

12

Para encontrar o fato de utilização (fu) deve-se encontrar o fator de refletância

media (K), dado pela formula: 𝐾=a×b

HLP×(a+b)

Onde: a = comprimento da sala 11,80 m

b = largura do local = 6,8 m

Altura do posto de trabalho = 0,72 m

Pé direito = 3,00 m

Altura da luminária = 0,13 m

HLP = altura líquida = (3,00-0,72-0,13) = 2,15 m

𝐾=11,80×6,8

2,15×(11,80+6,8) K= 2,0

Com o valor do K, segundo a tabela de fator de utilização de cada tipo de

luminária pode-se encontrar fu.

Como o objetivo é analisar o projeto em uso, fez-se os cálculos inversos para

se descobrir qual a iluminância em lux, obtida atualmente.

N° lumi. = φt

Nll×φtPot

12 = φt

4×3000

φt=144.000

K= 2,0

Como atualmente possuem 12 luminárias de 4 lâmpadas com 40w cada, o

fator de utilização encontrado para aluminária TCK 427 foi de 0,56.

13

φt= E× AFu×Fdl

144000= E×80,240,85 x0,56

E=854,24 lx

Ou seja, a luminancia encontrada está fora do limite aceitável da norma NBR 5413

que diz para salas de aula os valores médios em serviço são de 200-300-500.

Disposição atual

14

A partir da distribuição temos:

**HLp= 2,15

1,30 + 2,97 + 3,00 + 3,00+1,53 = 11,8 1,25+2,25+2,25+1,05=6,8

X = 3,00 ≤ 1,5 x 2,15 x = 2,25 ≤ 1,5 x 2,15

y = 3,00 ≤ 3,225 x = 2,25 ≤ 3,225

Conforme cálculo, a atual disposição está aceitável, pois o valor máximo não

excede 1,5xHlp, porém os espaçamentos entre as luminárias não estão uniformes.

c) Gasto atual

12 luminarias x 4 lampadas x 40w = 1920W

(1920W/1000)x12x22= 506,88 Kwh

506,88 Kwh * R$0,45/KWh = R$228,096/mês

15

5 ESTUDO PARA MELHORIAS

Será utilizado para todos os casos E=300lx conforme tabela 2.6 da apostila

de instalações elétricas industriais do autor João Mamede Filho - NBR 5413:2015;

área A=80,24m2 (11,8 x 6,8); Fdl=0,85 (conforme tabela 1); k=2 (conforme

calculado anteriormente no atual sistema lumínico).

5.1 Utilizando 2 lâmpadas compactas fluorescentes luz branca base E27 3U

25W

φt = 300×80,240,85x 0,64

=44250 lm

N° lumi. = 442502∗1402= 16 luminárias

16 luminárias contendo 2 lâmpadas fluorescentes compactas de 25w.

16

** muito alto o número de luminárias.

5.2. Utilizando 2 LÂMPADAS LED 19W – FLUXO LUMINOSO 1500 LM

**obs: utilizou-se 20% para o piso pois não havia 10% (piso escuro)

φt = 300×80,240,85 x0,86

=32930,23

N° lumi. = 32930,232∗1500 = 12 luminárias.

17

12 luminárias contendo 2 lâmpadas led de 19w.

Disposição

18

Análise econômica do projeto

12 luminarias x 2 lampadas x 19w = 456w

(456W / 1000) x 12 x 22 = 120,384 kWh

120,384 kWh x R$0,45/KWh = R$54,173/mês

5.3Utilizando lâmpadas fluorescentes comuns Philips com 40w e fluxo luminoso de 3000 lumens

Opção 1 – Luminárias Philips com 4 lâmpadas

φt = 300×80,240,85 x0,56

=50571,43 lm

N° lumi. = 50571,434∗3000 = 5 luminárias

5 luminárias contendo 4 lâmpadas de 40w.

19

** Ficaria ruim a disposição na sala de aula.

Opção 2– Luminária Phillips TMS 426 contendo 2 lâmpadas fluorescentes

tubular comum diam 33mm de embutir - 40w cada

φt = 300×80,240,85 x0,48

=59000 lm

N° lumi. = 590002∗3000=10 luminárias

10 luminárias contendo 2 lâmpadas de 40w.

Distribuiçao

20

A partir da distribuição temos:

**HLp= 2,15

1,18 + 1,18 + 2,36*4= 11,8 1,70+1,70+3,4=6,8

X = 2,36 ≤ 1,5 x 2,15 Y= 3,41 ≤ 1,5 x 2,15

X= 2,36 ≤ 3,225 Y = 3,41 ≤ 3,225

Conforme cálculo, a atual disposição está incorreta pois há um espaço muito

grande em y.

É necessário fazer um re-projeto.

Como a distribuição das luminárias excede o valor máximo exigido de

1,5*HLp, foi projetada a sala de aula considerando o número de luminárias igual a

12.

Segundo o cálculo inverso podemos descobrir que:

12 = φt

2∗3000

72000= lx ×80,240,85 x0,48

E=366,10lx

Ou seja, a luminancia encontrada está dentro de um limite aceitável da norma

NBR 5413 que diz para salas de aula os valores médios em serviço são de 200-300-

500.

Distribuição das luminárias

21

Análise econômica do projeto

12 luminarias x 2 lampadas x 40w = 960w

(960W / 1000) x 12 x 22 = 253,44 kWh

253,44 kWh x R$0,45/KWh = R$114,048/mês

22

6 UTILIZAÇAO DO SOFTWARE LUMINE (ALTOQI)

Dentre as propostas apresentadas, a escolhida para análise no Lumine foi a

Luminária Phillips contendo 2 lâmpadas fluorescentes tubulares comum, diâmetro

33mm a embutir, com 40w cada, pois esta é compatível no software.

Primeiramente foram colocadas as mesmas dimensões do ambiente,

inserindo o valor do HLP respectivo, definindo as configurações do programa, para a

lâmpada escolhida, usando o valor de manutenção para ambiente de limpeza normal

semestral de 0,85.

**obs: o software utilizou a área como sendo 679,97, em estudo utilizou-se

680cm.

A partir da distribuição temos:

**HLp= 2,15

1,18 + 1,18 + 2,36*4= 11,8 1,70+1,70+3,4=6,8

X = 2,36 ≤ 1,5 x 2,15 Y= 3,4 ≤ 1,5 x 2,15

X= 2,36 ≤ 3,225 Y = 3,4 ≤ 3,225

23

Conforme cálculo, a atual disposição está incorreta pois há um espaço muito

grande em y.

É necessário fazer um re-projeto.

Portanto foi reprojetado número de luminárias da sala, ou seja, escolheu-se

acima de 10, como 11 ficaria ruim para fazer a distribuição, adotou-se 12 luminárias

cada qual com 2 lâmpadas fluorescentes comuns de 40w.

24

**obs: o software utilizou a área como sendo 679,97, em estudo utilizou-se

680cm.

A partir da distribuição temos:

**HLp= 2,15

1,475 + 1,475 + 2,95*4 1,133+1,133+2,267

X = 2,95 ≤ 1,5 x 2,15 Y= 2,267 ≤ 1,5 x 2,15

X= 2,95 ≤ 3,225 Y = 2,267 ≤ 3,225

Conforme cálculo, a atual disposição atende ao critério da norma quanto as

distancias.

Análise econômica do projeto segundo o software lumine

12 luminarias x 2 lampadas x 40w = 960w

(960W / 1000) x 12 x 22 = 253,44 kWh

25

253,44 kWh x R$0,45/KWh = R$114,048/mês

26

7 ANÁLISE DOS RESULTADOS

Segundo o projeto teórico, considerando uma Luminária Phillips TMS 426

contendo 2 lâmpadas fluorescentes tubular comum diam 33mm de embutir - 40w

cada, o fluxo total luminoso encontrado para a sala de aula escolhida foi de 59000

lm, e o número de luminárias foram 10. Porém na hora de fazer a distribuição das

luminárias constou-se que a distância entre elas excedia o máximo permitido por

norma.

Foi, portanto, reprojetada a sala de aula com a utilização de 12 luminarias.

Com a utilização do software Lumine pode-se chegar as mesmas conclusões

com as tidas em cálculo, ou seja, para 10 luminarias a distribuição ficou fora da

norma, portando foi necessário projetar a sala de aula com 12 luminarias contendo

cada qual duas lâmpadas de 40w.

Com a analise do sistema luminico atual pode-se perceber que atualmente a

sala está com excesso número de lâmpadas, há atualmente 12 luminarias

compostas por 4 lampadas de 40w o que gera um custo abusivo de R$228,096/mês.

Com o auxílio do dimensionamento feito através do método dos lúmens e

utilização do softwere Lumine, foi possível chegar a um custo mensal de

R$114,048/mês.

Foi calculado também apenas auxílio do dimensionamento do método dos

lumens, a utilização de 12 luminárias, cada qual com 2 lampadas led, onde foi

possível chegar a R$54,173/mês.

27

8. CONCLUSÃO

Com o estudo pode-se compreender que o atual sistema lumínico em vigor na

sala de aula 205, bloco D, da Universidade do Vale do Itajaí, está fora dos padrões

da norma NBR 5413, gerando assim custos abusivos de energia elétrica.

Com o dimensionamento feito através do método dos Lumens e auxilio do

software Lumine, optou-se por escolher a utilização de 12 luminárias Philips

contendo cada qual 2 lâmpadas de 40w, gerando uma luminancia de 366,10lx na

sala de aula.Com o estudo feito, constou-se que caso fosse aplicado, haveria uma

redução de custo de R$84,048/mês.

Foi proposto também através do dimensionamento com o método dos

lumens, a implantação de 12 luminárias, cada qual com 2 lâmpadas led, onde foi

possível chegar a R$54,173/mês.

Vale lembrar que existem outras melhorias que poderiam ser feitas para

otimização do custo, tais como, utilizar os vidros das janelas transparentes e apenas

utilizar cortina ao invés de pintar o vidro com tinta fosca, pois assim haveria maior

aproveitamento da luz solar. Poderiam também ser criadas pequenas janelas fixas

na parte de cima do lado oeste da sala, as quais estariam sem obstrução sempre

permitindo a passagem da luz. O ambiente também poderia se tornar mais eficiente,

como por exemplo pintando a parede e do teto com clores claras, e utilizando piso

claro.