MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DE …coral.ufsm.br/lasac/Caderno - Conforto II.pdf · 1.6. Refração da luz ... Tabela 33. Cor da luz e sua iluminância aproximada

MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA

CENTRO DE TECNOLOGIA

CURSO DE ARQUITETURA E URBANISMO

CADERNO DIDÁTICO

DAU2062 - CONFORTO AMBIENTAL II

Projeto de Ensino

Registro GAP N. 016776

Coordenação

Profa Giane de Campos Grigoletti

Prof. Décio Bevilacqua

Prof. Getúlio de Souza Picada

Colaboração

Acadêmica Aline Scapin

Acadêmica Francine Franciscatto

SANTA MARIA

2007

DAU2062 CONFORTO AMBIENTAL II - ILUMINAÇÃO

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ÍNDICE

1. FUNDAMENTOS FÍSICOS DA LUZ ........................................................................................................................................................... 6 1.1. A LUZ .............................................................................................................................................................................................. 6 1.2. Transmissão da luz ......................................................................................................................................................................... 7 1.3. Comportamento dos materiais frente à transmissão da luz ........................................................................................................... 7 1.4. Reflexão da luz ............................................................................................................................................................................... 8 1.5. A cor da luz ..................................................................................................................................................................................... 9 1.6. Refração da luz ............................................................................................................................................................................... 9 1.7. Decomposição da luz branca ....................................................................................................................................................... 10

1.7.1. A cor das superfícies ............................................................................................................................................................... 10 1.7.2. Sistemas de referência de cores ............................................................................................................................................. 10

1.8. Temperatura de cor ...................................................................................................................................................................... 12 1.8.1. Temperatura de cor correlata .................................................................................................................................................. 12 1.8.2. Índice de Reprodução de Cor – IRC ....................................................................................................................................... 13

2. Grandezas fotométricas ............................................................................................................................................................................ 14 2.1. Leis da iluminância ....................................................................................................................................................................... 16 2.2. Iluminância espacial ..................................................................................................................................................................... 16

3. RESPOSTA HUMANA À LUZ ................................................................................................................................................................... 17 3.1. CAPACIDADE DE PERCEPÇÃO HUMANA DIANTE DA LUZ .................................................................................................... 17

3.1.1. Sensibilidade ........................................................................................................................................................................... 17 3.1.2. Seletividade ............................................................................................................................................................................. 17 3.1.3. Eficácia luminosa espectral ..................................................................................................................................................... 17 3.1.4. Acomodação ............................................................................................................................................................................ 19 3.1.5. Adaptação ............................................................................................................................................................................... 19

3.2. Campo visual ................................................................................................................................................................................ 19 3.3. tarefa visual .................................................................................................................................................................................. 20 3.4. Acuidade visual ............................................................................................................................................................................. 20 3.5. Persistência visual ........................................................................................................................................................................ 21 3.6. Sensibilidade ao contraste ............................................................................................................................................................ 21 3.7. Desempenho visual ...................................................................................................................................................................... 22 3.8. Eficiência visual ............................................................................................................................................................................ 22 3.9. Saturação ..................................................................................................................................................................................... 23 3.10. Ofuscamento ................................................................................................................................................................................ 23 3.11. Sombras ....................................................................................................................................................................................... 24 3.12. Parâmetros de conforto visual e níveis de iluminâncias ............................................................................................................... 24 3.13. Anomalias da visão ....................................................................................................................................................................... 25 3.14. Percepção de objetos, superfícies e cores ................................................................................................................................... 25 3.15. Subjetividade da visão .................................................................................................................................................................. 26

4. Adequação da iluminação ......................................................................................................................................................................... 26 4.1. Quantidade de iluminação ............................................................................................................................................................ 26 4.2. Qualidade da iluminação .............................................................................................................................................................. 27

5. Procedimento de cálculo para determinação de disponibilidade de luz natural em interiores .................................................................. 29 5.1. Componentes de céu, refletida externa e refletida interna ........................................................................................................... 29 5.2. Contribuição de iluminação natural - CIN ..................................................................................................................................... 30 5.3. Diagramas de contribuição relativa de luz - dcrl ........................................................................................................................... 32

5.3.1. Condição de céu ...................................................................................................................................................................... 32 5.3.2. Céu claro ................................................................................................................................................................................. 32 5.3.3. Céu encoberto ......................................................................................................................................................................... 32 5.3.4. Céu parcialmente encoberto ou intermediário ......................................................................................................................... 32 5.3.5. Diagramas de Contribuição Relativa de Luz - DCRL .............................................................................................................. 32

5.4. método para determinação de ep através de dcrl (NBR15215-3) ................................................................................................. 33 5.4.1. Determinação da posição do sol ............................................................................................................................................. 33 5.4.2. Cálculo de componente do céu CC ......................................................................................................................................... 33 5.4.3. Cálculo a componente refletida externa CRE ......................................................................................................................... 33 5.4.4. Cálculo da componente refletida interna CRI .......................................................................................................................... 34

6. ILUMINAÇÃO LATERAL E ZENITAL ........................................................................................................................................................ 35 6.1. iluminação zenital ......................................................................................................................................................................... 36

6.1.1. Disposição da iluminação zenital: ........................................................................................................................................... 36 6.1.2. Grau de eficiência dos diferentes tipos de iluminação zenital ................................................................................................. 37 6.1.3. Método de cálculo de iluminação zenital ................................................................................................................................. 39 6.1.4. Duto de luz .............................................................................................................................................................................. 41


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6.2. iluminação lateral .......................................................................................................................................................................... 41 6.2.1. Características gerais .............................................................................................................................................................. 41 6.2.2. Disposição da iluminação lateral ............................................................................................................................................. 42 6.2.3. Proteções solares e o controle das altas luminâncias do céu visível ...................................................................................... 45 6.2.4. Pré-dimensionamento de aberturas ........................................................................................................................................ 46 6.2.5. Casos especiais que se apresentam no cálculo da iluminação lateral ................................................................................... 47

7. ILUMINAÇÃO ARTIFICIAL ....................................................................................................................................................................... 49 7.1. Tipos de lâmpadas ....................................................................................................................................................................... 49

7.1.1. Lâmpadas incandescentes ...................................................................................................................................................... 49 7.1.2. Lâmpadas de descarga ........................................................................................................................................................... 50

7.2. Luminárias .................................................................................................................................................................................... 52 7.3. Sistemas de iluminação ................................................................................................................................................................ 53

7.3.1. Controle de luz artificial ........................................................................................................................................................... 54 7.4. cálculo de iluminação artificial geral ............................................................................................................................................. 54

7.4.1. Circuitos de alimentação ......................................................................................................................................................... 55 7.4.2. Fatores de desempenho .......................................................................................................................................................... 55 7.4.3. Cálculo da quantidade de luminárias ...................................................................................................................................... 56 7.4.4. Definição dos pontos de iluminação ........................................................................................................................................ 56 7.4.5. Cálculo da iluminação dirigida ................................................................................................................................................. 57

7.5. normas brasileiras PARA ILUMINAÇÃO ARTIFICIAL E NATURAL ............................................................................................. 57 8. efeitos da luz e da cor sobre as superfícies .............................................................................................................................................. 57 9. PROJETO de iluminação – recomendações ............................................................................................................................................ 59

9.1. ÁREAS sem aberturas .................................................................................................................................................................. 59 9.2. residências .................................................................................................................................................................................... 60 9.3. escolas .......................................................................................................................................................................................... 60 9.4. edifícios de escritórios .................................................................................................................................................................. 61 9.5. bibliotecas ..................................................................................................................................................................................... 61 9.6. museus ......................................................................................................................................................................................... 61 9.7. hospitais ........................................................................................................................................................................................ 62 9.8. hotéis, motéis e restaurantes ........................................................................................................................................................ 62 9.9. lojas .............................................................................................................................................................................................. 62 9.10. salas de conferência, auditórios e teatros .................................................................................................................................... 63

10. planejamento urbano para insolação e iluminação natural ................................................................................................................ 63 11. ILUMINAÇÃO ARTIFICIAL DO AMBIENTE URBANO ...................................................................................................................... 64

11.1. iluminação pública ........................................................................................................................................................................ 64 11.1.1. Lâmpadas recomendadas ....................................................................................................................................................... 64 11.1.2. Requisitos básicos para iluminação pública ............................................................................................................................ 64

11.2. Iluminação de monumentos .......................................................................................................................................................... 66 11.2.1. Posicionamento e escolha dos projetores ............................................................................................................................... 66 11.2.2. Iluminâncias recomendadas .................................................................................................................................................... 67

11.3. parques e jardins .......................................................................................................................................................................... 67 11.3.1. Iluminação de árvores e arbustos ........................................................................................................................................... 68 11.3.2. Iluminação de arbustos e flores ............................................................................................................................................... 68 11.3.3. Água ........................................................................................................................................................................................ 68

11.4. Iluminação esportiva ..................................................................................................................................................................... 68 11.4.1. Níveis de iluminância ............................................................................................................................................................... 68 11.4.2. Reflectâncias das superfícies .................................................................................................................................................. 68 11.4.3. Posição de luminárias ............................................................................................................................................................. 69

12. Bibliografia ......................................................................................................................................................................................... 71


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ÍNDICE DE TABELAS

Tabela 1. Valores médios de reflectância para algumas superfícies (Fonte: Mascaró, 1980, p. 65; Costa, 1998, p. 228). .............................. 7 Tabela 2. Coeficiente de transmissão de vidros e plásticos (Fonte: Mascaró, .1980, p. 67). ............................................................................ 8 Tabela 3. Cores de luz e temperatura de cor do corpo negro correspondente (Fonte: Szokolay, 1980, p.83). ............................................... 12 Tabela 4. Fontes luminosas e suas temperaturas de cor correlatas aproximadas (Fonte: Szokolay, 1980, p.83). ......................................... 12 Tabela 5 Temperatura de cor e sensações associadas (Fonte: Philips, 1997, p.6). ........................................................................................ 13 Tabela 6. Índice de Reprodução de Cor e sua avaliação qualitativa (Fonte: Costa, 1998, p.76). .................................................................... 13 Tabela 7. IRC para uma lâmpada fluorescente e sua avaliação para cada cor individual (Fonte: Costa, 1998, p.76). ................................... 13 Tabela 8 Aplicações recomendadas para fontes de luz de acordo com IRC e aparência de cor (Fonte: Philips, 1997, p.7). ......................... 14 Tabela 9. Alguns valores de referência para fluxo luminoso, iluminâncias e luminâncias ................................................................................ 15 Tabela 10. Razões de luminâncias da figura acima (Fonte: Michel, 1996, p.33). ............................................................................................ 16 Tabela 11. Cores puras e matizes intermediários e seus respectivos comprimentos de onda. ....................................................................... 17 Tabela 12. Eficácia luminosa espectral relativa para observador padrão segundo CIE, 1931 (COSTA, 1998, p. 52) ..................................... 18 Tabela 13. Iluminância para manter a mesma visibilidade em função da distância (Fonte: Mascaró, 1980, p. 37)......................................... 19 Tabela 14. Iluminâncias para as quais o olho é capaz de se adaptar (Fonte: Mascaró, 1980, p.39)............................................................... 19 Tabela 15. Valores mínimos de iluminância (lux) em função do tamanho do detalhe do objeto da tarefa visual e a distância do objeto ao

olho. (COSTA, 1998, p.59). ..................................................................................................................................................................... 22 Tabela 16. Valores relativos de contraste em função da maior e menor luminância. ...................................................................................... 22 Tabela 17. Tarefas visuais e níveis de iluminação recomendados conforme NB 57 (Fonte: Lamberts et al., 1997, p.45). ............................. 26 Tabela 18. Níveis de iluminação segundo NB 57 (Fonte: Moreira, 1982, p.108). ............................................................................................ 27 Tabela 19. Iluminâncias requeridas para atividades de escritório de desenho em alguns países. Fonte: Szokolay, 1980, p.90. ................... 27 Tabela 20. Reflectância das superfícies do local (Fonte: Mascaró, 1980, p. 74) ............................................................................................. 28 Tabela 21. Fator de correção KM aplicado ao CIN para perdas por ausência de manutenção (Fonte: Mascaró, 1980, p.67). ........................ 30 Tabela 22. Recomendação de valores de CIN para Porto Alegre (Fonte: Vianna & Gonçalves, 2001, p. 123). ............................................. 31 Tabela 23. Níveis de iluminância médios em lux para Porto Alegre sobre um plano horizontal (Fonte: Mascaró, 1991, p. 201). ................... 32 Tabela 24. Classificação do tipo de céu a partir da nebulosidade aparente (Fonte: Comitê ... , 1988, Parte 2, p. 8). ..................................... 32 Tabela 25. Valores de iluminância para planos verticais em Porto Alegre (Fonte: Vianna & Gonçalves, 2001, p.307). .................................. 34 Tabela 26. Tipos de iluminação zenital e suas características (Fonte: Mascaró, 1980, p.79). ........................................................................ 36 Tabela 27. Dispositivos de controle de iluminação e suas características (Fonte: Mascaró, 1980, p.107). .................................................... 45 Tabela 28. Transmissividade, absortividade, reflectância e fator de sombra para alguns tipos de vidros (Fonte: Mascaró, 1980, p. 110)..... 46 Tabela 29. Fator de sombra para alguns tipos de vidros e proteção solar (Fonte: Mascaró, 1980, p. 110). ................................................... 46 Tabela 30. Tamanhos das aberturas em função de sua orientação (Fonte: Mascaró, 1980, p. 109). ............................................................. 47 Tabela 31. Cor da luz e sua iluminância aproximada (Mascaró, 1980, p. 53) .................................................................................................. 51 Tabela 32. Índices mínimos de reprodução de cores (Fonte: Moreira, 1987, p.110). ...................................................................................... 51 Tabela 33. Cor da luz e sua iluminância aproximada (Mascaró, 1980, p. 53) .................................................................................................. 52 Tabela 34. Eficiência aproximada de luminárias e lâmpadas (Fonte: OSRAM, ?). .......................................................................................... 55 Tabela 35. Associação de cores com sensações (Fonte: Sorcar, 1987, p. 175). ............................................................................................ 58 Tabela 36. Níveis de iluminância recomendados para ambientes residenciais segundo NB 57...................................................................... 60 Tabela 37. Iluminâncias máximas para alguns materiais expostos em museus (Fonte: Philips, 1989, p.91). ................................................. 61 Tabela 38. Características principais de lâmpadas para iluminação pública (Fonte: Barbosa, 1998, p.21). ................................................... 64 Tabela 39. Níveis de iluminância recomendados para vias públicas segundo NBR 5101 (Fonte: Barbosa, 1998, p.49). ............................... 65 Tabela 40. Altura de montagem de luminária em função de seu fluxo luminoso (Fonte: Barbosa, 1998, p.52). ............................................. 65 Tabela 41. Níveis de iluminância recomendados de acordo com material da fachada (Fonte: Philips, 1981, p.174). ..................................... 67 Tabela 42. Iluminâncias mínimas recomendadas para iluminação esportiva (Fonte: Philips, 1981, p. 184). .................................................. 69


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ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1. Estrutura básica do olho humano (Fonte: Michel, 1996, p.10) ................................................................................................. 6 Figura 2. Espectro eletromagnético (Fonte: Rivero, 1985, p.17) ............................................................................................................ 6 Figura 3. Os quatro tipos básicos de reflexão (e transmissão) que podem ocorrer (Fonte: Osram, 1979, p.11) ........................................... 9 Figura 4. Efeito de refração .............................................................................................................................................................. 10 Figura 5. Sistema Münsell de referência para cores (Fonte: http://goingotherplaces.com; http://personales.upv.es/) ................................. 11 Figura 6. Diagrama de cromaticidade da CIE (Fonte: http://www.nanocotechnologies.com) .................................................................... 12 Figura 7. Sistema luminoso básico .................................................................................................................................................... 14 Figura 8. Brilho de um elemento em função do fundo que o contém (Fonte: Michel, 1996, p.14) ............................................................. 16 Figura 9. Relação vetor/escalar para luz onidirecional e monodirecional (Fonte: Lamberts et al., 1997, p.49) ........................................... 17 Figura 10. Sensibilidade aos comprimentos de onda para visão fotópica e escotópica (Fonte: Barbosa, 1998, p.40) ................................. 18 Figura 11. Campo de visão (Fonte: Barbosa, 1998, p.41) .................................................................................................................... 20 Figura 12. Quanto menor o contraste, mais difícil se torna a leitura (Fonte: Costa, 1998, p. 58) .............................................................. 21 Figura 13. Uma fonte de luz causa menos desconforto visual quanto maior for o ângulo entre a mesma e a linha de visão (Fonte: Abilux,

1992, p.31) ............................................................................................................................................................................. 24 Figura 14. O processo visual (Adaptado de Costa, 1998, p. 45) ........................................................................................................... 25 Figura 15. CC, CRE e CRI (Fonte: Mascaró, 1981, p.63) ..................................................................................................................... 29 Figura 16. Lanternim em duas águas (Fonte: Mascaró, 1980, p.82) ...................................................................................................... 37 Figura 17. Lanternim em forma de mansarda águas (Fonte: Mascaró, 1980, p.82) ................................................................................ 37 Figura 18. Aberturas laterais e aberturas laterais com lanternim no centro da cobertura (Fonte: Mascaró, 1980, p.82) .............................. 37 Figura 19. Dente de serra (Fonte: Mascaró, 1980, p.82) ...................................................................................................................... 38 Figura 20. Lanternim longitudinal (Fonte: Mascaró, 1980, p.82) ........................................................................................................... 38 Figura 21. Lanternins duplos transversais (Fonte: Mascaró, 1980, p.82) ............................................................................................... 38 Figura 22. Lanternins transversais e inclinados (Fonte: Mascaró, 1980, p.82) ....................................................................................... 39 Figura 23. Iluminação de dupla inclinação e tipo artesa (Fonte: Mascaró, 1980, p.82) ............................................................................ 39 Figura 24. Valores corrigidos cc e cl para c e l respectivamente (Fonte: Mascaró, 1980, p.87) ...................................................... 40 Figura 25. Valor do fator de correção K obtido através de (Fonte: Mascaró, 1980, p.87) .................................................................... 41 Figura 26. Representação simplificada do duto de luz (Fonte: Abilux, 1992, p.21) ................................................................................. 41 Figura 27. Exemplo de iluminação lateral complementada (Fonte: Mascaró, 1981, p.94) ........................................................................ 42 Figura 28. Níveis de iluminação obtidos para uma abertura lateral particular (Fonte: Abilux, 1992, p.13) .................................................. 42 Figura 29. Janelas altas e estreitas (Fonte: Mascaró, 1980, p.99) ........................................................................................................ 42 Figura 30. Janelas altas complementando a iluminação natural para ambientes profundos (Fonte: Mascaró, 1980, p.108) ........................ 43 Figura 31. Aberturas horizontais (Fonte: Mascaró, 1980, p. 99) ............................................................................................................ 43 Figura 32. Aberturas em paredes diametralmente opostas (Fonte: Mascaró, 1980, p.100) ...................................................................... 44 Figura 33. Abertura de grande área (Fonte: Mascaró, 1980, p.101) ...................................................................................................... 44 Figura 34. Efeito do beiral na altura útil da janela (Fonte: Mascaró, 1980, p.112) ................................................................................... 47 Figura 35. Efeito de aberturas em sacada sobre a área útil da abertura (Fonte: Mascaró, 1980, p.112) ................................................... 47 Figura 36. Efeito sobre a área útil da abertura em ângulo (Fonte: Mascaró, 1980, p.114) ....................................................................... 48 Figura 37. Efeito sobre a área útil de água-furtada (Fonte: Mascaró, 1980, p.114) ................................................................................. 48 Figura 38. Exemplo de prateleira de luz (Fonte: Miller, 1995, p.16 e 17) ............................................................................................... 49 Figura 39. Exemplo de curva de distribuição luminosa CDL ou curva fotométrica para lâmpadas (Fonte: OSRAM, 1979, p.5)

.............................................................................................................................................................................................. 52 Figura 40. Classificação das luminárias segundo CIE (Fonte: Sorcar, 1987, p.57) ................................................................................. 53 Figura 41. Um sistema de iluminação que combina iluminação natural e artificial complementar (Fonte: Abilux, 1992, p.42) ...................... 53 Figura 42. Exemplos de iluminação geral e localizada (Fonte: Abilux, 1992, p.33) ................................................................................. 55 Figura 43. Grandezas envolvidas no cálculo de iluminação dirigida (Fonte: Osram, [?], p.11) ................................................................. 57 Figura 44. As sombras podem causar efeitos desagradáveis sobre as paredes (Fonte: Philips, 1981, p.52) ............................................. 58 Figura 45. Efeitos possíveis de luminárias (Fonte: Osram, 1979, p.26) ................................................................................................. 58 Figura 46. Posicionamento de fontes de luz para prédio retangular (Fonte: Philips, 1981, p. 172) ........................................................... 67 Figura 47. Possíveis iluminações para piscina interna e externa (Fonte: Philips, 1981, p. 190, 191 e 197) ............................................... 69 Figura 48. Iluminação de campos de futebol de treino ou recreação (Fonte: Philips, 1981, p.195) ........................................................... 70 Figura 49. Iluminação de quadras de tênis (Fonte: Philips, 1981, p.196) ............................................................................................... 70


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INTRODUÇÃO - O OLHO HUMANO

PUPILA, ÍRIS E RETINA – duas funções básicas:

Mecanismo de adaptação do olho – controla a entrada de luz como o diafragma de uma máquina fotográfica;

Mecanismo de acomodação do olho – busca o foco automático, controlando a distância lente-filme (distância focal).

RETINA – dois tipos de terminações nervosas:

Cones (cerca de 6,5 milhões) – sensíveis à quantidade (intensidade) e à qualidade da luz (cor) – visão fotópica (em presença de luz).

Bastonetes (cerca de 125 milhões) – mais sensíveis que os cones, percebem apenas a quantidade de luz (intensidade), não distinguem a qualidade da luz (cor) – visão escotópica (ausência de luz).

Figura 1. Estrutura básica do olho humano (Fonte: Michel, 1996, p.10)

1. FUNDAMENTOS FÍSICOS DA LUZ

1.1. A LUZ

Sensação causada por uma estreita faixa de comprimentos de onda de energia radiante eletromagnética:

380 nm até 780 nm

Figura 2. Espectro eletromagnético (Fonte: Rivero, 1985, p.17)

A luz é uma onda eletromagnética caracterizada por um conjunto de comprimentos de onda ().

Luz monocromática – quando é formada por radiação de um único comprimento de onda.


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1.2. TRANSMISSÃO DA LUZ

Meio homogêneo – luz se transmite em linha reta

Velocidade da luz – depende do meio de transmissão:

vácuo – 299.792.000 m/s

ar – 299.724.000 m/s

água – 224.915.000 m/s

vidro – 198.223.000 m/s

1.3. COMPORTAMENTO DOS MATERIAIS FRENTE À TRANSMISSÃO DA LUZ

Transparentes – transmitem totalmente a luz

Opacos – bloqueiam a passagem da luz, determinando uma sombra

Translúcidos – transmitem parcialmente a luz

Não existe um corpo totalmente opaco nem totalmente transparente. Uma lâmina de metal, se for suficientemente fina, deixará passar a luz, já o vidro, se for suficientemente espesso, bloqueará a passagem da luz.

Luz incidente:

luz incidente = luz refletida + luz absorvida + luz transmitida

A quantidade refletida, a absorvida e a transmitida dependerão da natureza do material.

A tabela abaixo dá alguns valores de reflectância para algumas superfícies:

Tabela 1. Valores médios de reflectância para algumas superfícies (Fonte: Mascaró, 1980, p. 65; Costa, 1998, p. 228).

Material Reflectância (%) Paredes e tetos Reflectância (%)

Ardósia 10 Muito escuras 0 – 15

Asfalto sem poeira 7 Escuras 15 – 30

Basalto 10 Médias 30 – 50

Cal 35 - 38 Claras 50 – 70

Carvalho claro 45 Muito claras 70 – 85

Carvalho escuro 30 Brancas 85 – 100

Cedro 25 Espelhos 80 – 90

Cerâmica vermelha 30 Alumínio polido 60 – 70

Cerejeira 30 Cromo 60 – 65

Cimento 55 Aço inox 55 – 65

Concreto 45 - 55 Esmalte 60 – 90

Gesso branco 85 - 95 Amarelo 30 – 70

Grama escura 6 Azul 5 – 55

Granito cinza cortado 40 - 50 Bege 25 – 65

Imbuia 15 Branco 85 – 95

Jacarandá 15 Cinza 25 – 60

Livros em estantes 10 - 20 Creme 60 – 68

Madeira clara 45 Marfim 71 – 77

Mármore branco 80 Pérola 72

Nuvens 80 Rosa 35 – 70

Papel branco 85 Verde 12 – 60

Papel branco 80 - 85 Vermelha 10 - 35

Pau marfim 30

Pedregulho 13

Terra 7 – 20

Tijolo vermelho 20 - 30

Tinta branca à água 70

Tinta branca à óleo 80

Veludo preto 0,2 - 1

Vegetação 25


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A tabela abaixo dá valores de transmitância para alguns materiais:

Tabela 2. Coeficiente de transmissão de vidros e plásticos (Fonte: Mascaró, .1980, p. 67).

Material Coeficiente de transmissão (%) V

idro

lam

inad

o

Vidro transparente

Simples de 2 a 3 mm de espessura 85

Triplo de 4 a 6 mm de espessura 85

Aramado até 6 mm de espessura 80

Vidro translúcido

Fantasia de 3 a 4 mm de espessura 80 – 85

Esmerilhado, impresso grosso e industrial até 6 mm de espessura 75 – 80

Vidro especial

Colorido, absorvedor de calor de 4 a 6 mm 74

Lam

inad

o

plás

tico

Chapas onduladas para telhado, reforçadas com fibra de vidro

Medianamente difusoras 75 – 80

Consideravelmente difusoras 66 – 75

Muito difusoras 55 – 70

Lâminas translúcidas de acrílico 55 - 78

Considerando-se a luz incidente como soma da luz refletida, da absorvida e da transmitida, pode-se:

incidenteluz

atransmitidluz

incidenteluz

absorvidaluz

incidenteluz

refletidaluz

incidenteluz

incidenteluz

Se:

iareflectânccoefincidenteluz

refletidaluz

absorçãocoefincidenteluz

absorvidaluz

otransmissãcoefincidenteluz

atransmitidluz

Teremos: 1 = + +

1.4. REFLEXÃO DA LUZ

Certas superfícies refletem uma grande parte da luz incidente.

Esta reflexão poderá ser de dois tipos básicos: especular ou difusa.

Entre estes dois extremos poderá ocorrer uma infinidade de gradações, mais ou menos especulares ou difusas.

Quatro classificações de reflexão podem ser assumidas:

reflexão especular – os raios incidentes paralelos guardam o paralelismo ao serem refletidos. Também chamada de reflexão especular. A radiação é refletida sem alteração na freqüência dos componentes de onda que compões a luz incidente. Uma parte da radiação se perde por absorção. Ex.: reflexão que ocorre em um espelho ou em superfícies metálicas altamente polidas como o aço inoxidável.

As demais superfícies tenderão a espargir os raios sobre elas incidentes em todas as direções. Cada grão que compõe a superfície funciona como uma superfície em si. O grau de difusão dependerá da rugosidade da superfície, sua cor e do ângulo de incidência da luz sobre ela.

reflexão espalhada – quando a luz incidente é refletida em todas as direções mas com certa direcionalidade. A superfície apresenta-se mais brilhante num determinado ângulo de visão, porém não permite a formação de


9

imagens. Os raios não mantêm o paralelismo após serem refletidos. São exemplos, laminado fosco e alumínio fosco.

reflexão semidifusa – os raios são refletidos em todas as direções, mas parte deles é refletida mantendo o paralelismo. A superfície apresenta-se especular quando vista de um determinado ângulo (direção do raio refletido), porém não com a nitidez de uma superfície altamente polida. Por exemplo, superfícies envernizadas e o mármore polido.

reflexão difusa – os raios incidentes sobre a superfície são refletidos em todas as direções. Reflexão típica de superfícies opacas (alta rugosidade homogênea em todas as direções, grãos dispostos de forma regular sobre a superfície). Um bom exemplo é o gesso, amplamente empregado em iluminação indireta.

Figura 3. Os quatro tipos básicos de reflexão (e transmissão) que podem ocorrer (Fonte: Osram, 1979, p.11)

1.5. A COR DA LUZ

Comprimento de onda da radiação eletromagnética que a causa. Depende da sua composição espectral.

Luz monocromática – formada por um conjunto muito estreito de comprimentos de onda.

Luz branca – espectro contínuo de todos os comprimentos de onda de radiação visível.

Cor da luz – processo de adição

Cores que somadas resultam na luz branca são chamadas de cores complementares:

vermelho + verde = branco

amarelo + azul = branco

Porém, o branco assim produzido tem um espectro descontínuo, por conseguinte, não reproduz fielmente a cor dos objetos por ele iluminados.

A luz colorida pode ser obtida a partir da luz branca através do uso de filtros, por um processo de subtração.

Filtros são materiais com alta transmitância, porém com alta seletividade, ou seja, absorvem certos comprimentos de onda e deixam passar outros. Eles podem refletir ou absorver a maioria dos comprimentos de onda de luz, transmitindo apenas um grupo estreito específico.

1.6. REFRAÇÃO DA LUZ

Quando passa de um meio para outro, a luz sofre um desvio na sua direção – este fenômeno é a refração.

Leis da refração:

o raio incidente, o normal e o raio refletido estão contidos num mesmo plano;

para um par de meios de transmissão o índice de refração () é constante – Lei de Snell

sennsenn 21


10

onde:

n1 é o índice de refração do meio de onde vem a luz

n2 é o índice de refração do meio no qual a luz incide

é o ângulo que o raio incidente forma com a normal à superfície que separa os dois meios no ponto de incidência

é o ângulo que o raio refratado forma com a normal à superfície que separa os dois meios no ponto de incidência

depois de passar por uma lâmina com superfícies paralelas, o raio de luz permanece paralelo ao original, mas deslocado, devido à refração dupla (duas refrações iguais em magnitude, mas opostas em direção):

Figura 4. Efeito de refração

A propriedade de refração da luz pode ser utilizada para se obter efeitos estéticos, tais como a iluminação interna de piscinas, efeitos especiais em luminárias, entre outros.

1.7. DECOMPOSIÇÃO DA LUZ BRANCA

O ângulo de refração dependerá da cor da luz, maior para violeta, menor para vermelho.

Prismas mudam a direção dos raios de luz, desta forma os componentes de uma determinada luz, branca ou não, podem ser visualizados.

1.7.1. A cor das superfícies

Reflexão neutra – cores neutras – quando a superfície possui a mesma reflectância para todos os comprimentos de onda que compõe o espectro da luz incidente, desta formam não mudam a composição espectral da luz após a sua reflexão. Tais superfícies possuem o seguinte aspecto quando vistas sob luz branca (radiação solar):

branca se > 0,75

cinza se 0,75 > > 0,05

preta se < 0,05

Reflexão seletiva – quando a superfície absorve alguns comprimentos de onda da luz incidente, logo a composição espectral da luz refletida será diferente. A luz refletida determinará a cor da superfície. Logo a cor de uma superfície é decorrente de um processo de subtração.

1.7.2. Sistemas de referência de cores

Sistema Münsell

A cor é identificada por três atributos:


11

matiz – comprimento de onda predominante da cor, sendo especificado por uma ou duas letras. Existem cinco matizes: vermelho R, amarelo Y, verde G, azul B e púrpura P. Possui também cinco valores intermediários: YR, GY, BG, PB e RP.

valor ou claridade – luminosidade do matiz, aparência clara ou escura da cor, é uma medida subjetiva da reflectância. Varia de 0 (zero) – preto absoluto – até 10 (dez) – branco perfeito. Na prática, valores de 1 a 9 são encontrados. Pode ser convertido para reflectância através da expressão:

100

)1(

VV

croma ou saturação – pureza da cor. Possui um mínimo de dez classes para o verde-azul e um máximo de 18 classes para o vermelho.

Uma cor é especificada pelo código: matiz-valor/croma.

Por exemplo: 5R-4/10

Este código significa: 5R é o matiz, 4 é o valor e 10 é o croma da cor.

Figura 5. Sistema Münsell de referência para cores (Fonte: http://goingotherplaces.com; http://personales.upv.es/)

Sistema Colorimétrico de Referência CIE

A Comissão Internacional de Iluminação (CIE – Comission International de d’Eclairage), em 1931, definiu o Sistema Colorimétrico de Referência CIE 1931 (X,Y,Z) e posteriormente o Sistema Colorimétrico de Referência Suplementar CIE 1964 (X10, Y10, Z10).

Este sistema de cores é representado através do Diagrama de Cromaticidade (vide Figura 6).

Este sistema está baseado num olho padrão com três estímulos de referência: vermelho (X), verde (Y) e azul (Z). Os valores de X, Y e Z correspondem ao comprimento de onda da cor percebida pelo olho padrão.

Por sua vez, cada cor poderá ser referenciada a partir de uma mistura destas três cores iniciais (tri-estímulo monocromático).

Qualquer cor é representada por um sistema de coordenadas (cor de luz ou cor de pigmento), de tal forma que:

x + y + z = 1

Por esta razão, pode-se representar o diagrama sobre um plano (sem a terceira dimensão).


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Figura 6. Diagrama de cromaticidade da CIE (Fonte: http://www.nanocotechnologies.com)

1.8. TEMPERATURA DE COR

Emissão de radiação eletromagnética – qualquer corpo da natureza com temperatura acima de 0 K (zero Kelvin).

Temperaturas até 1.500 K – comprimento de onda acima do limite do espectro de radiação visível pelo olho humano (a partir do infravermelho) – emite calor radiante.

A partir de 1.500 K – o comprimento de onda emitido move-se para dentro do intervalo visível – surge o fenômeno de termoluminescência.

Corpo negro – objeto teórico que absorve toda a radiação sobre ele incidente e emite radiação com todos os comprimentos de onda.

1.8.1. Temperatura de cor correlata

Para cada comprimento de onda emitido pelo corpo negro (portanto, cor de luz), corresponderá uma certa temperatura específica. Assim pode-se usar esta correspondência para designar a temperatura de cor de fontes luminosas.

Tabela 3. Cores de luz e temperatura de cor do corpo negro correspondente (Fonte: Szokolay, 1980, p.83).

vermelho 800 – 900 K (527 – 827 C)

amarelo 3.000 K (2.727 C)

branco 5.000 K (4727 C)

azul 8.000 – 10.000 K (7.727 – 9.727 C)

azul brilhante 60.000 – 100.000 K (59.727 – 99.727 C)

No entanto, isto não significa que o corpo necessariamente estará à temperatura que corresponde à cor que está emitindo (não é a temperatura da fonte de luz).

Exemplos de fontes luminosas e suas respectivas temperaturas de cor correlatas

Tabela 4. Fontes luminosas e suas temperaturas de cor correlatas aproximadas (Fonte: Szokolay, 1980, p.83).

Vela 2.000 K

Lâmpada incandescente a vácuo 2.500 K

Lâmpada incandescente a gás 2.900 – 3.000 K

Lâmpada de halogênio-tungstênio 3.200 – 3.400 K

Luz do sol à tarde 4.000 K

Luz do sol ao meio-dia 5.500 K

Céu nublado 4.500 – 6.500 K

Céu azul claro 60.000 – 100.000 K


13

A temperatura de cor das lâmpadas pode modificar a sensação que as pessoas têm de um certo ambiente. A tabela a seguir associa a algumas temperaturas de cor, sensações psicológicas do ser humano.

A temperatura de cor de uma lâmpada interfere em seu Índice de Reprodução de Cor (IRC), portanto, para ambientes em que a reprodução de cores é importante, devem-se buscar lâmpadas que reproduzam a luz solar (ver tabela no próximo item).

Tabela 5 Temperatura de cor e sensações associadas (Fonte: Philips, 1997, p.6).

Temperatura de cor (K) quente neutra fria luz do dia

3.000 3.500 4.100 5.000

Sensações associadas

Amigável Amigável Preciso Brilhante

Íntimo Convidativo Claro Excitante

Pessoal Intenso Limpo Alerta

Exclusivo Eficiente

1.8.2. Índice de Reprodução de Cor – IRC

Com a variedade de fontes de luz existentes no mercado, a designação da cor da luz tornou-se fundamental para projetistas da área de iluminação no que diz respeito à definição do tipo de fonte de luz desejado para um determinado ambiente. Cada tipo de fonte de luz tenderá a reproduzir com mais ou menos fidelidade as cores de superfícies e objetos que compõem um ambiente. Para especificação de fontes luminosas e sua capacidade de reproduzir a cor real de objetos e superfícies foi criado o Índice de Reprodução de Cor (IRC) da fonte luminosa e aplica-se a lâmpadas incandescentes, fluorescentes e de descarga de alta intensidade. A fonte de luz sendo analisada é comparada com uma fonte de luz de referência (iluminante). Este iluminante é uma fonte teórica e varia de acordo com a fonte de luz sendo avaliada. Por exemplo, para fontes de luz incandescentes, o iluminante é o corpo negro. Em geral, usa-se de 8 a 14 cores para a avaliação, dependendo do tipo de atividade que será desempenhada sob a iluminação sendo avaliada. De forma geral, tem-se:

Tabela 6. Índice de Reprodução de Cor e sua avaliação qualitativa (Fonte: Costa, 1998, p.76).

IRC Avaliação da qualidade de reprodução de cores

50 a 80 Reprodução moderada

80 a 90 Boa reprodução

90 a 100 Excelente reprodução

O IRC tem limitações. Ele representa um valor médio de reprodução de cores para 8 ou 14 cores. Isto significa que poderá apresentar um bom desempenho para determinadas cores, mas um péssimo desempenho para outras. Mas como representa um valor médio, o índice poderá ser bom ou razoável. Por exemplo, seja uma lâmpada fluorescente com IRC igual a 60:

Tabela 7. IRC para uma lâmpada fluorescente e sua avaliação para cada cor individual (Fonte: Costa, 1998, p.76).

Cor Idéia de cor IRC % Münsell x y

R1 Vermelho cinza claro 53 7,5R 6/4 0,375 0,331

R2 Amarelo cinza escuro 73 5Y 6/4 0,385 0,395

R3 Amarelo esverdeado forte 86 5GY 6/4 0,373 0,464

R4 Verde amarelado médio 56 2,5G 6/6 0,287 0,400

R5 Verde azulado claro 46 10BG 6/4 0,258 0,306

R6 Azul claro 62 5PB 6/8 0,241 0,243

R7 Violeta claro 74 2,5P 6/8 0,284 0,241

R8 Vermelho intenso claro 32 10P 6/8 0,325 0,262

Valor médio 60

Desta tabela, observa-se que, para o amarelo esverdeado forte, o IRC é superior a 80 (reprodução moderada), e para o vermelho intenso claro, o IRC é 32 (péssima reprodução), embora, na média, o IRC seja 60.

A tabela abaixo associa o IRC à aparência da cor e a utilização recomendada para a fonte de luz.


14

Tabela 8 Aplicações recomendadas para fontes de luz de acordo com IRC e aparência de cor (Fonte: Philips, 1997, p.7).

Índice de reprodução de cor (IRC) Aparência da cor Aplicações recomendadas

Igual ou maior que 85

Fria Indústrias têxteis, gráficas e de tintas

Neutra Galerias de arte, museus, hospitais e joalherias

Quente Residências, restaurantes, hotéis e livrarias

70 a 85

Fria Indústrias leves, escritórios, escolas e lojas (climas quentes)

Neutra Indústrias leves, escritórios, escolas e lojas

Quente Indústrias leves, escritórios, escolas e lojas (climas quentes)

Menor do que 70 Interiores onde a reprodução de cor não é importante

Lâmpadas com reprodução de cor fora do comum Aplicações especiais

2. GRANDEZAS FOTOMÉTRICAS

Um sistema luminoso básico é composto por uma fonte de luz, feixe de luz, superfície refletora e receptor.

Figura 7. Sistema luminoso básico

As quatro quantidades fotométricas mensuráveis são:

Intensidade luminosa da fonte – I

unidade – candela (cd)

A intensidade luminosa refere-se sempre a uma determinada direção e pressupõe que a fonte luminosa seja pontual.

Na prática, as fontes luminosas não são pontuais. Para se poder considerá-las como pontuais, quando da medição de intensidade luminosa, adota-se uma distância entre o ponto de medição e a fonte igual ou maior a 5 vezes a maior dimensão da fonte. Este cuidado é particularmente importante na avaliação de lâmpadas fluorescentes que, em geral, possuem uma dimensão significativa (comprimento do tubo).

Fluxo luminoso –

unidade – lúmen (lm)

Fluxo emitido por uma fonte uniforme com intensidade de 1 cd através de uma unidade de ângulo sólido de 1 sr (esterradiano)

O fluxo luminoso está relacionado ao fluxo energético proveniente da fonte luminosa e que excita nosso órgão de visão. O fluxo energético é energia emitida em função do tempo (Joule / segundo), no entanto o fluxo luminoso é expresso em lumens para expressar a sensibilidade seletiva do olho humano aos diferentes comprimentos de onda da luz, ou seja, o fluxo luminoso dado em lumens expressa o efeito estímulo-resposta.

Uma fonte luminosa emitindo energia de 1W no comprimento de onda de 555 nm (luz verde/amarela) corresponde a um fluxo luminoso de 638 lm.

Este valor é o maior rendimento que se pode obter de uma fonte luminosa monocromática.

Em geral, as fontes luminosas não são monocromáticas e sua energia se distribui ao longo do espectro que a constitui.

Para uma fonte luminosa que emite um espectro com diferentes comprimentos de onda, conhecendo-se sua distribuição espectral (através do uso de espectroradiômetros), pode-se encontrar a energia radiante emitida com a

I

E L


15

precisão desejada (em geral, medições de alta precisão são feitas a intervalos de 1 nm) através de método numérico pelo cálculo da área sob o gráfico que representa a distribuição de energia em função do comprimento de onda emitido.

Iluminância – E

unidade – lux (lx) – corresponde a uma densidade de fluxo de 1 lm/m2

Quantidade de luz que chega a uma superfície vinda de uma fonte (ou fontes) luminosa.

O instrumento para medição de iluminância é o luxímetro.

Luminância – L

unidade – cd/m2

Quantidade de luz refletida por uma superfície, ou seja, medida do brilho de uma superfície.

O instrumento para medição de luminância é o luminancímetro.

Alguns valores de fluxo de luminoso para fontes de luz mais comuns do cotidiano, iluminâncias típicas e luminâncias típicas para algumas superfícies segundo Szokolay (1980, p.86):

Tabela 9. Alguns valores de referência para fluxo luminoso, iluminâncias e luminâncias

Valores de fluxo luminoso para algumas fontes de luz. lm

Lâmpada de bicicleta 10

Lâmpada incandescente 40W 325

Lâmpada incandescente Argenta 150W 1.940

Lâmpada fluorescente 40W 2.800

Lâmpada de sódio 140W 13.000

Lâmpada de mercúrio 400W 20.000

Iluminâncias típicas lx

Dia de sol claro, no exterior 100.000

Dia nublado, exterior 5.000

Escrivaninha moderadamente iluminada 300

Sala ou ambiente com iluminação geral média 100

Noite clara de lua cheia, no exterior 0,1

Luminâncias de algumas superfícies cd/m2

Sol 1.650.000.000.000.000

Filamento de lâmpada incandescente clara 7.000.000

Superfície do tubo de lâmpada fluorescente 8.000

Lua cheia 2.500

Papel sob iluminância 400 lx

Branco (reflectância = 0,8) 100

Cinza (reflectância = 0,4) 50

Preto (reflectância = 0,04) 5

A luminância de uma superfície, quando a reflexão for totalmente difusa (igual em todas as direções) é dada por (Mascaró, 1980, p. 54):

L = E ;

onde: L é a luminância da superfície em cd / m2;

E é a iluminância do ambiente em lux;

é a reflectância da superfície.

Quando a reflexão não é totalmente difusa, a luminância da superfície pode ser expressa em função da intensidade luminosa da fonte na direção em que a superfície está sendo observada, sendo dada por (Mascaró, 1980, p. 55):

Área

IL ;


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onde: L é a luminância da superfície em cd / m2;

I é a intensidade luminosa da fonte em cd;

Área é a área da superfície em m2.

A luminância de um objeto pode ser modificada pelo ambiente onde ele se encontra. A figura abaixo mostra o efeito do fundo no brilho de um mesmo quadrado de cor cinza médio.

Figura 8. Brilho de um elemento em função do fundo que o contém (Fonte: Michel, 1996, p.14)

A tabela abaixo mostra a razão entre a luminância do objeto e a luminância do fundo.

Tabela 10. Razões de luminâncias da figura acima (Fonte: Michel, 1996, p.33).

Posição relativa Luminância do fundo (cd/m2) Razão entre luminância do quadrado central e fundo

1 preto 4,68 8,9 : 1

2 15,87 2,63 : 1

3 27,02 1,54 : 1

4 cinza médio 41,70 1 : 1

5 64,46 0,65 : 1

6 88,58 0,47 : 1

7 113,00 0,37 : 1

2.1. LEIS DA ILUMINÂNCIA

A iluminância se reduz proporcionalmente com o quadrado da distância da fonte.

A iluminância de uma superfície é proporcional ao co-seno do ângulo formado pelo raio luminoso incidente e a normal à superfície – Lei do co-seno.

A iluminância de uma superfície devido a várias fontes é a soma simples da iluminâncias de cada fonte tomadas individualmente – Lei da aditividade.

2.2. ILUMINÂNCIA ESPACIAL

Iluminância planar – iluminância medida sobre uma superfície horizontal ou vertical.

Iluminância escalar – iluminância esférica média – iluminância média recebida por uma pequena esfera de todas as direções, ou seja, o fluxo luminoso total incidente sobre uma esfera dividido pela área da esfera, medido em lux. Medida da quantidade total de luz, sem considerar sua direcionalidade.

Vetor iluminância – é uma quantidade composta, tendo tanto uma magnitude quanto uma direção.

Sua magnitude é a diferença máxima de iluminância medida entre dois pontos diametralmente opostos sobre a superfície de uma esfera, medido em lux.

Sua direção é dada pela linha que une estes dois pontos (diâmetro da esfera), onde a diferença máxima de iluminâncias foi detectada.

A direção é dada em função de dois ângulos:

horizontal, medido a partir de uma linha horizontal de referência;

vertical, medido a partir de uma linha horizontal de referência.

Vetor/escalar – é uma medida de direcionalidade da luz e indica sua qualidade de modelagem. É dado por:

Luz completamente monodirecional – relação vetor/escalar = 4


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Luz completamente onidirecional – relação vetor/escalar = 0

Figura 9. Relação vetor/escalar para luz onidirecional e monodirecional (Fonte: Lamberts et al., 1997, p.49)

3. RESPOSTA HUMANA À LUZ

3.1. CAPACIDADE DE PERCEPÇÃO HUMANA DIANTE DA LUZ

3.1.1. Sensibilidade

A retina não é sensível a todas as radiações.

O olho humano é capaz de perceber comprimentos de luz de aproximadamente:

380 a 780 nm

Maior para 550 nm (amarelo esverdeado).

Menor para 380 nm (violeta) e 780 nm (roxo).

3.1.2. Seletividade

Além de ser sensível a certos comprimentos de onda, o olho os percebe de forma distinta e o cérebro os interpreta como cores diferentes. Cada comprimento de onda percebido pelo olho corresponde a uma cor diferente:

Tabela 11. Cores puras e matizes intermediários e seus respectivos comprimentos de onda.

Cor pura Comprimento onda (nm) Cor intermediária Comprimento onda (nm)

Roxo 631 Roxo 760 a 630

Alaranjado 618 Alaranjado 630 a 590

Amarelo 582 Amarelo 590 a 550

Verde 531 Verde 550 a 490

Azul 478 Azul 490 a 450

violeta 430 violeta 450 a 380

3.1.3. Eficácia luminosa espectral

A retina é seletiva em relação ao grau de luminosidade e às cores da luz percebida.

Para os comprimentos de onda da luz:

554 nm – cones apresentam máxima sensibilidade (visão fotópica),

507 nm – bastonetes apresentam máxima sensibilidade (visão escotópica).

Zonas claras e escuras fazem com que o olho use alternadamente cones e bastonetes durante o processo de observação visual, o que causa fadiga visual. A maior sensibilidade aos comprimentos de onda varia para a visão fotópica e escotópica (vide Tabela 12).


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Figura 10. Sensibilidade aos comprimentos de onda para visão fotópica e escotópica (Fonte: Barbosa, 1998, p.40)

Tabela 12. Eficácia luminosa espectral relativa para observador padrão segundo CIE, 1931 (COSTA, 1998, p. 52)

Comprimento de onda Visão fotópica Visão escotópica nm Valor relativo Valor relativo

380 0.00004 0,000589

390 0,00012 0,002209

400 0,0004 0,00929

410 0,0012 0,03484

420 0,004 0,0966

430 0,016 0,1998

440 0,023 0,3281

450 0,038 0,455

460 0,06 0,567

470 0,091 0,676

480 0,139 0,793

490 0,208 0,904

500 0,323 0,982

507 0,449 1

510 0,503 0,997

520 0,71 0,935

530 0,862 0,811

540 0,954 0,65

550 0,995 0,481

554 1 0,4201

560 0,995 0,3288

570 0,952 0,2076

580 0,87 0,1212

590 0,757 0,0655

600 0,631 0,03315

610 0,503 0,01593

620 0,381 0,00737

630 0,265 0,003335

640 0,175 0,001497

650 0,107 0,000677

660 0,061 0,0003129

670 0,032 0,000148

680 0,017 0,0000715

690 0,0082 0,00003533

700 0,0041 0,0000178

710 0,0021 0,00000914

720 0,00105 0,00000478

730 0,00052 0,000002546

740 0,00025 0,000001379

750 0,00012 0,00000076

760 0,00006 0,000000425

770 0,00003 0,000000241

780 0,000015 0,000000139


19

3.1.4. Acomodação

Capacidade do olho de ajustar-se a diferentes distâncias dos objetos, obtendo uma imagem nítida dos mesmos, através da curvatura do cristalino por contração ou distensão dos músculos ciliares. Para uma mesma iluminação, quanto maior a distância do objeto, menor a visibilidade. Porém a visibilidade pode ser melhorada, com a distância, através do aumento da iluminância (E):

Tabela 13. Iluminância para manter a mesma visibilidade em função da distância (Fonte: Mascaró, 1980, p. 37).

Iluminância E (lux) distância (cm)

10 35

20 40

50 45

100 48

200 52

500 59

1.000 63

3.1.5. Adaptação

Capacidade do olho de ajustar-se automaticamente às diferentes luminâncias dos objetos através da abertura e fechamento da pupila.

O olho pode adaptar-se a uma grande variação de condições luminosas através da regulação da abertura da pupila (entrada de mais ou menos luz) e mudança de sensibilidade da retina (cones e bastonetes).

Funcionamento de bastonetes e cones em função da luminância do ambiente:

a) 0,001 cd/m2, os bastonetes começam a operar, a pupila está bem aberta;

b) 3 cd/m2, os cones começam a operar;

c) 1.000 cd/m2, a pupila fecha ao seu mínimo.

Para o olho acomodar-se à escuridão são necessários cerca de 30 minutos. Para acomodar-se à luz, 3 minutos. O olho é capaz de perceber objetos expostos a um amplo intervalo de iluminâncias:

Tabela 14. Iluminâncias para as quais o olho é capaz de se adaptar (Fonte: Mascaró, 1980, p.39).

Fontes de iluminação Iluminância (lux)

Céu sem nuvens no verão 100.000

Céu encoberto no verão 20.000

Plano de trabalho em sala com iluminação natural 1.000

Iluminação pública 20 a 40

Noite de lua cheia 0,25

3.2. CAMPO VISUAL

Está relacionado com a visão binocular humana.

Dentro do campo visual há um ponto cego, o qual não tem cones nem bastonetes e que corresponde à saída do nervo óptico da retina para o cérebro.

A retina possui zonas concêntricas de sensibilidade. Dentro do campo visual total podem ser distinguidas 4 zonas:

campo visual central – centro da atenção, com cerca de 2, máxima visão;

zona da tarefa visual - 8 no sentido vertical e 10 no sentido horizontal;

entorno – ou campo visual periférico, percebido sem necessidade de movimentação dos olhos, com cerca

de 18 no sentido vertical e 22 no sentido horizontal;

limite zona da visão – não tem cones, logo a percepção de cores é pouco detalhada, com cerca de 90.


20

Vertical – superior 60 e inferior 70 Horizontal – aproximadamente 120

Figura 11. Campo de visão (Fonte: Barbosa, 1998, p.41)

3.3. TAREFA VISUAL

A eficiência da tarefa visual depende dos seguintes fatores:

tamanho do detalhe a ser distinguido – a distância da tarefa ao olho permitirá a visão clara dos detalhes (forma, cor, texturas);

contraste de luminância e cor do detalhe em relação ao seu entorno – o fundo pode causar distração ou ajudar a captar os detalhes da tarefa visual;

velocidade e cuidado requeridos no desempenho da tarefa – o tempo em que a tarefa visual ficará exposta ao olho;

tempo durante o qual a tarefa é feita sem interrupção – tempo exigido de concentração na tarefa visual, ligada ao cansaço físico.

3.4. ACUIDADE VISUAL

Acuidade visual está ligada à visão dos detalhes. É a capacidade de ver distintamente detalhes finos com separação angular muito pequena ou a menor espessura de um traço que pode ser vista sem dificuldade.

A acuidade visual depende:

idade – diminui com a idade, devido à contração do diâmetro pupilar e o amarelecimento do cristalino;

iluminação do objeto – detalhes muito pequenos necessitam de maior iluminação e vice-versa;

tempo de exposição do objeto à vista – detalhes menores exigem maior exposição do detalhe ao olho para este perceber o detalhe;

luminância do fundo – a cor do fundo e a cor do objeto devem ter um contraste adequado para facilitar a percepção do detalhe.

A acuidade visual pode ser expressa pelo tamanho do menor detalhe que o olho pode perceber em uma determinada distância.

Ângulo visual – ângulo localizado no olho subentendido pelos extremos dos detalhes mínimos perceptíveis (em minutos):

A acuidade visual é dada por:

1a

Quanto menor o ângulo, maior será a capacidade de visão da pessoa.


21

3.5. PERSISTÊNCIA VISUAL

Devido à sensibilização do olho ser de natureza química, o mesmo tem tendência a manter durante algum tempo a imagem na retina.

Depende do tempo de exposição do objeto e de sua luminosidade.

Quanto maior o tempo de exposição e maior for a luminosidade do objeto, mais tempo sua imagem ficará retida na retina.

Esta capacidade do olho humano permite ter a noção de continuidade ao se observar um filme (composto de um conjunto de cenas estáticas que expostas em conjunto dão a noção de movimento).

Efeito estroboscópico – são objetos que o olho percebe como se estivessem parados, embora estejam em movimento de rotação. Este efeito surge quando a fonte de luz é intermitente (acende e apaga em uma determinada freqüência). Quando a freqüência de rotação do objeto for igual à freqüência da luz, o olho não será capaz de perceber o movimento do mesmo, interpretando como se o mesmo estivesse parado.

Deve-se ter especial cuidado com este efeito em indústrias de torneamento (metalúrgicas, por exemplo) e serrarias, que pode causar acidentes graves, especificando uma iluminação que não cause este efeito, principalmente lâmpadas fluorescentes. Evita-se o uso de reatores com apenas uma lâmpada, usando-as aos pares ou usam-se reatores de alta freqüência e da alta confiabilidade.

3.6. SENSIBILIDADE AO CONTRASTE

É a capacidade do olho humano em discernir luminâncias diferentes para diferentes superfícies.

Dependendo da proximidade entre as luminâncias das superfícies ou elementos próximos, o olho terá maior ou menor capacidade em discernir estas luminâncias.

Por exemplo:

Maior contraste – letras pretas sobre papel branco.

Menor contraste – letras verdes sobre papel azul.

O olho se adapta a uma luminosidade média. Se as luminosidades forem muito próximas, a média também será próxima dos extremos, o que tornará difícil ao olho “interpretar” o conteúdo da mensagem.

Figura 12. Quanto menor o contraste, mais difícil se torna a leitura (Fonte: Costa, 1998, p. 58)

Em situações de baixo contraste, é necessário aumentar a iluminação.

Dia completamente claro – distinguimos uma diferença de luminância de menos de 1%.

Condições de iluminação pobre – superfícies com até 10% de diferença de luminâncias podem ser percebidas como iguais.

Exemplo: máquina de costura com pequena fonte luminosa junto à agulha para facilitar o contraste entre tecido e linha, geralmente da mesma cor, em vez de iluminar todo o ambiente, o que exigiria grande potência de iluminação e, portanto, gastos energéticos.

Existe um valor mínimo de iluminação de acordo com o tamanho do detalhe do objeto da tarefa visual e a distância do objeto:

PARA EVITAR O PROBLEMA DO CONTRASTE O

OLHO SE ADAPTA A UMA LUMINOSIDADE MÉDIA.

VERIFIQUE O PROBLEMA AO LER ESTE TEXTO

EXPONDO-O A DIFERENTES ILUMINÂNCIAS


22

Tabela 15. Valores mínimos de iluminância (lux) em função do tamanho do detalhe do objeto da tarefa visual e a distância do objeto ao olho. (COSTA, 1998, p.59).

Detalhe da tarefa visual D/d contraste

faixa baixo médio alto

Minúsculo 3.200 – 4.200 20.000 5.000 2.000

Muito pequeno 2.450 – 3.200 10.000 3.000 1.000

Pequeno 1.900 – 2.450 5.000 1.500 500

Quase pequeno 1.500 – 1.900 2.000 700 200

Médio 1.150 – 1.500 1.000 300 100

Grande 850 – 1.150 500 150 50

D distância do objeto ao olho (distância habitual da visão) d tamanho do detalhe do objeto

O contraste pode ser expresso como uma percentagem através da relação (Szokolay, 1980, p.88):

%1002

12

L

LLC

onde:

L1 – menor luminância

L2 – maior luminância

Tabela 16. Valores relativos de contraste em função da maior e menor luminância.

Contraste baixo médio alto

C (%) Abaixo de 40 40 a 70 Acima de 70

Existe uma relação ideal entre a luminância da tarefa visual e a luminância do entorno imediato (plano de fundo). De modo geral (Mascaró, 1980, p.55;72):

relação 3:1 – proporção de luminâncias entre objeto ou contorno da tarefa visual e zona da tarefa visual (superfície de trabalho), desejável para se atingir o conforto visual; o objeto mais iluminado do que seu entorno mantém a

atenção voltada para si sem causar cansaço visual (2);

relação 10:1 – proporção de luminâncias entre a tarefa visual e seu entorno imediato (espaço circundante) (30);

relação 40:1 – máxima diferença no campo visual total (120);

relação 20:1 – proporção de luminâncias entre a fonte de luz e o fundo (objeto e campo visual periférico) (90);

Quando a tarefa visual é menos iluminada que o restante do campo visual, o primeiro parecerá reduzido e mais escuro do que é na realidade (Mascaró, 1980, p.55).

3.7. DESEMPENHO VISUAL

Está relacionado ao tempo que o indivíduo leva para perceber os detalhes de uma determinada tarefa visual.

É expresso pelo número de caracteres percebidos na unidade de tempo ou como o tempo requerido para se ver um caractere.

O desempenho aumenta com o aumento da iluminância, ou seja, o tempo para executar uma determinada tarefa decresce com o aumento da iluminância.

3.8. EFICIÊNCIA VISUAL

Reúne os conceitos de desempenho visual, acuidade visual e sensibilidade ao contraste:

sensibilidade ao contraste + acuidade visual + desempenho visual = eficiência visual


23

Logo, a eficiência responde às seguintes questões:

Qual é a menor diferença de tons percebida?

Qual é o menor objeto ou mínimo detalhe distinguido?

Quanto tempo é preciso para desempenhar uma tarefa visual?

A eficiência visual aumenta com a iluminância.

3.9. SATURAÇÃO

Ocorre quando a luminância média do campo de visão é superior a aproximadamente 25.000 cd/m2. Neste caso, mesmo sem haver contraste, o ofuscamento ocorrerá.

3.10. OFUSCAMENTO

Causado por contraste e/ou saturação.

Se dentro de um campo de visão ocorrem excessivos contrastes de luminâncias (maior do que 10:1), a eficiência visual fica reduzida e desconforto é causado. Este efeito é particularmente importante quando é produzido por pisos polidos, equipamentos com acabamento brilhante, superfícies de trabalho com acabamento polido, etc.

O ofuscamento é função:

da luminância da fonte;

da luminância do fundo;

do tamanho relativo da fonte;

da posição relativa da fonte em relação à direção da visão;

do número de fontes presentes no campo de visão.

O ofuscamento pode ocorrer devido à:

visão direta da fonte de luz;

por reflexão.

Medidas para se evitar o ofuscamento:

reduzir a luminância da fonte;

colocação de elementos de controle na fonte de luz;

posicionamento da fonte de luz fora do ângulo normal de visão;

eliminação de reflexões indesejáveis que possam ser percebidas na tarefa visual ou entorno imediato;

aumentar a luminância do entorno até um máximo aceitável de contraste.

Uma forma de diminuir o ofuscamento direto devido a lâmpadas e luminárias é evitar a posição do usuário

na região compreendida na área limitada por um ângulo de 45 a medir a partir do eixo central da luminária e um

ângulo , que é o ângulo limite dentro do qual o usuário “vê” a fonte de luz. Por isso é importante que as luminárias possuam elementos que impeçam a visão direta da fonte de luz no campo visual do observador, por exemplo, um difusor leitoso. Porém, deve-se ter em mente que qualquer elemento de suavização adotado irá diminuir a

intensidade de luz disponível comparando-se com a fonte de luz nua. Dentro do ângulo de 45, ocorrerá o ofuscamento indireto, por reflexão da luz na superfície horizontal de trabalho em direção aos olhos do observador.


24

Figura 13. Uma fonte de luz causa menos desconforto visual quanto maior for o ângulo entre a mesma e a linha de visão (Fonte: Abilux, 1992, p.31)

Um problema que se soma à sensação de ofuscamento é o caráter subjetivo do mesmo. Para algumas pessoas determinada situação pode ser desconfortável, enquanto que para outras, não.

3.11. SOMBRAS

As sombras estão ligadas com a percepção do objeto ou tarefa visual. Podem ser desejáveis ou não.

São usadas para salientar relevos e texturas (fachadas de edifícios, esculturas, texturas especiais em superfícies, etc.).

São indesejáveis para efetuar certas tarefas, como escrita ou leitura.

Existem três tipos básicos de sombras:

Nítida – objeto iluminado por uma única fonte.

Múltipla – objeto iluminado por mais de uma fonte que produzem, cada uma, suas próprias sombras nítidas (iluminação de campos de futebol).

Suave – objeto iluminado por mais de uma fonte que, em conjunto, não produzem sombras definidas.

A interpretação do efeito de sombras é puramente psicológica.

Em projetos de iluminação em que não se deseja explorar efeitos especiais, a luz deverá vir sempre de cima (em analogia com a iluminação natural – sol – cuja posição está sempre acima de nossas cabeças em boa parte do dia).

3.12. PARÂMETROS DE CONFORTO VISUAL E NÍVEIS DE ILUMINÂNCIAS

A habilidade de ver pode ser medida através de 5 maneiras (Mascaró, 1980, p. 53):

1) relação entre E e sensibilidade ao contraste;

2) relação entre E e acuidade visual;

3) relação entre E e tempo de percepção;

4) relação entre E e exatidão da percepção (percentagem de erros);

5) relação entre E e facilidade de percepção (presença ou ausência de esforço para percepção);

onde E é a iluminância em lux.

Um aumento no nível de iluminância implica melhoria de visão.


25

Além disso, maiores níveis de iluminância concentrados na tarefa a ser realizada ajudam a concentração. No entanto, existe uma relação ideal entre a luminância da tarefa visual e do entorno imediato, que devem estar em uma relação de 3:1 a 10:1 (Mascaró, 1980, p.53).

3.13. ANOMALIAS DA VISÃO

A capacidade de acomodação do olho diminui gradualmente com a idade. Ocorre o endurecimento do cristalino (presbiopia); a pupila se torna menor e perde capacidade de ajustamento; córnea perde transparência; a transmissão dos impulsos nervosos decai. Por este motivo, pessoas de maior idade exigem níveis de iluminância maiores do que pessoas mais jovens.

Miopia

É a visão curta, devido a um alongamento do globo ocular ou excessiva convexidade do cristalino. A imagem de objetos distantes forma-se antes da retina. O problema é corrigido com o uso de lentes côncavas.

Hipermetropia

É a visão distante, devido a um encurtamento do globo ocular ou cristalino achatado. Apenas objetos distantes estarão em foco, a imagem de objetos próximos se forma atrás da retina. O problema é corrigido com o uso de lentes convexas.

Astigmatismo

Ocorre quando o raio de curvatura da córnea e do cristalino é diferente em diferentes planos que contém o eixo visual do olho. Ocorre uma distorção da imagem. O problema é corrigido com o uso de lentes com diferentes curvaturas conforme as curvaturas da córnea e cristalino.

3.14. PERCEPÇÃO DE OBJETOS, SUPERFÍCIES E CORES

O processo de visão é uma aprendizagem que se inicia junto com o nascimento e se prolonga por toda a vida do indivíduo.

O processo de visão envolve as seguintes etapas:

Figura 14. O processo visual (Adaptado de Costa, 1998, p. 45)

O olho humano converte energia luminosa em elétrica, decodificados no cérebro.

Percepção visual:

começa pelo tato; mentalização espacial;

acúmulo de experiência prévia; reconhecimento;

comparação; interpretação;

Exemplo:

Círculo desenhado sobre uma superfície. Dependendo do ângulo de visão, o olho vê uma elipse.

O cérebro, através de um sistema de compensação para a visão lateral, o interpretará como um círculo.

Percepção tridimensional de objetos:

Baseia-se em luz, sombra e direção usual da luz. A falta de luz coerente pode levar a desorientação e criar um sentimento geral de inquietação.

OLHO RETINA NERVO ÓPTICO CÉREBRO


26

Percepção de superfícies:

O cérebro é capaz de identificar como unidade uma superfície que apresenta diferentes luminâncias sobre sua área, através de um processo compensatório chamado de constância do brilho.

Percepção da cor

Mudanças na composição espectral da luz podem alterar a aparência de cor de objetos e superfícies.

O cérebro percebe o objeto como possuindo a mesma cor, através de um mecanismo chamado constância de cor, mas isto só ocorre quando há outras pistas que sugerem que a mudança ocorreu na fonte de luz, não no objeto.

Por exemplo, mudanças da composição espectral da luz natural quando nuvens passam defronte ao sol não fazem com que se interprete objetos expostos a esta fonte como tendo sua cor alterada. O cérebro “sabe” que a mudança ocorreu na fonte de luz.

3.15. SUBJETIVIDADE DA VISÃO

Depende do indivíduo.

Por exemplo, caricaturista – ao olhar para uma pessoa e reproduzi-la, salienta aspectos físicos e até psicológicos do modelo.

4. ADEQUAÇÃO DA ILUMINAÇÃO

O conforto visual é o principal determinante da necessidade de iluminação em um edifício e está ligado à quantidade e à qualidade de iluminação disponível em um ambiente para a realização das tarefas visuais às quais ele se destina. Ou seja, uma boa iluminação deve ter direcionamento adequado e intensidade suficiente sobre o local de trabalho, bem como proporcionar boa definição de cores e ausência de ofuscamento (Lamberts et al., 1997, p. 44).

Qualidade da iluminação é diferente de quantidade de iluminação.

4.1. QUANTIDADE DE ILUMINAÇÃO

Requerimento quantitativo de iluminação dependerá da tarefa visual que se desenvolverá no local; tamanho do detalhe do objeto que deve ser percebido; distância do olho até o objeto; tempo de exposição do objeto ou detalhe ao olho; fatores sócio-culturais e econômicos.

A quantidade de iluminação depende de níveis de iluminância, tipos de fontes de luz (artificial, natural).

Iluminâncias mínimas a serem atingidas de acordo com a tarefa visual a ser desempenhada:

Tabela 17. Tarefas visuais e níveis de iluminação recomendados conforme NB 57 (Fonte: Lamberts et al., 1997, p.45).

Classificação Nível de iluminação a ser obtido (lux) Tarefa visual

Baixa 100 a 200

Circulação

Reconhecimento facial

Leitura casual

Armazenamento

Refeição

Terminais de vídeo

Média 300 a 500 Leitura/escrita de documentos com altao contraste

Participação em conferências

Alta 500 a 1.000

Leitura/escrita de documentos com fontes pequenas e de baixo contraste

Desenho técnico

A Tabela 18 dá outros níveis de iluminação, em lux, de acordo com o tipo de atividade e a tarefa a ser realizada, segundo a NB 57:


27

Tabela 18. Níveis de iluminação segundo NB 57 (Fonte: Moreira, 1982, p.108).

Atividade Tarefa visual Nível de iluminância mínimo (lux)

Indústria química geral 150

controle de cores 1.000 a 2.000

Indústria alimentícia geral 250 a 500

inspeção 500 a 1.000

Indústria mecânica

trabalho pesado 250 a 500

máquinas operatrizes 250 a 500

trabalho de precisão 500 a 1.000

trabalho fino 1.000 a 2.000

Comércio e serviços

escritórios 500 a 1.000

datilografia 500 a 1.000

computadores 500 a 1.000

desenho 1.000 a 2.000

Escolas

salas de aula 250 a 500

laboratórios 250 a 500

bibliotecas 250 a 500

Exemplos de iluminâncias requeridas para uma determinada tarefa em alguns países:

Tabela 19. Iluminâncias requeridas para atividades de escritório de desenho em alguns países. Fonte: Szokolay, 1980, p.90.

País Tarefas razoavelmente severas (lux) Tarefas excepcionalmente severas (lux)

URSS 50 – 15 150 – 300

Hungria 150 – 300 300 – 500

Reino Unido 600 2.000 – 3.000

EUA 1.500 5.000 – 10.000

4.2. QUALIDADE DA ILUMINAÇÃO

A qualidade da iluminação depende de:

distribuição de luminâncias (ausência de ofuscamento);

contrastes adequados (proporção de luminâncias);

direcionalidade (relação vetor/escalar);

aparência e interpretação da cor;

efeitos psicológicos ou estéticos.

área de limite da zona de visão

A área limite da zona de visão (120 na horizontal e 130 na vertical) deve satisfazer as seguintes condições:

a iluminação geral percebida dentro do campo visual é suficiente para o desenvolvimento da tarefa visual;

as fontes de luz não produzam ofuscamento;

distribuição das luminâncias das superfícies vistas dentro do campo visual total é adequada;

proporção adequada de luz e sombra.

eficiência da tarefa visual

A eficiência da tarefa visual, relacionada ao campo visual central (2) e à zona da tarefa visual (8 na

vertical e 10 na horizontal) é assegurada quando:

iluminação localizada suficiente para a tarefa a ser realizada (iluminação que permita uma visão apurada dos objetos ou detalhes a serem observados);

ausência de ofuscamento causado por fontes localizadas ou superfícies dos objetos sendo observados;

correta relação entre luminâncias do entorno, da zona da tarefa visual e do campo visual central.


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dificuldade de uma tarefa visual

A dificuldade de uma tarefa visual é determinada por:

tamanho do objeto e dos detalhes a serem distinguidos;

distância do objeto ao olho;

reflectância do objeto observado;

contraste entre detalhes a serem percebidos e o fundo ou superfície que os contém;

tempo de exposição do objeto ao olho;

duração da tarefa visual.

Do dito acima, depreende-se que a qualidade de iluminação não é somente conseguida através do fornecimento de uma boa quantidade de luz sobre o local de trabalho (Mascaró, 1980, p.70). Também é necessário haver:

controle do ofuscamento;

graduação de luminâncias das superfícies que compõe o ambiente;

redução de contrastes extremos;

controle de sombras indesejáveis;

cor do campo visual.

Inconveniência das superfícies brilhantes

Em relação aos equipamentos e superfícies dos ambientes:

as superfícies metálicas das máquinas não devem receber acabamento brilhante;

as superfícies planas de metal, como visores ou mostradores, deverão ter acabamento fosco ou semifosco;

evitar o uso de mobiliário coberto com vidro, laminados brilhantes, principalmente quando de cor escura;

quando não for possível evitar superfícies brilhantes, posicionar superfícies e fontes de luz de tal forma que as últimas não sejam refletidas pelas superfícies incidindo sobre o olho durante a tarefa visual.

Contrastes admissíveis

Deve-se evitar a monotonia provocada por uma decoração com cores demasiado uniformes, bem como, garantir o contraste adequado para apreciação de relevos, texturas, sem provocar sombras indesejáveis.

Equipamentos, paredes e forros

Cores claras para paredes, forros, móveis e máquinas aumentarão a reflexão da luz pelas superfícies interiores, com melhor aproveitamento da luz (natural ou artificial). Também haverá maior difusão, com suavização de sombras, redução de contrastes excessivos e ofuscamento.

A tabela a seguir dá fatores de reflexão aconselháveis para equipamentos, paredes e forros:

Tabela 20. Reflectância das superfícies do local (Fonte: Mascaró, 1980, p. 74)

Superfície ou elemento Tipo de acabamento Reflectância (%)

Forro Semifosco, acetinado 80 a 90

Paredes Fosco 40 a 60

Pisos Fosco, semifosco 10 a 30

Partes inferiores dos equipamentos e móveis Fosco 25 a 45

Partes superiores dos equipamentos Cor clara e fosca


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Sombras indesejáveis

Evitar sombras produzidas pelo corpo da pessoa ou outros objetos sobre a tarefa visual localizando a fonte de luz de forma adequada. Em alguns casos, as sombras são necessárias, como na iluminação de escadas ou desníveis, iluminação de esculturas, valorização de texturas sobre superfícies, etc.

Controle da luz natural

De modo geral, deve-se cuidar da localização e disposição dos locais de trabalho para que, durante as tarefas, a visão não seja diminuída, por contrastes excessivos devido à visão direta da abóbada celeste (grandes janelas), prevendo-se o projeto adequado das aberturas de iluminação e, se necessário, a colocação de gelosias, cortinas, pára-sóis, prateleiras de luz, etc, a fim de evitar ou diminuir o efeito de ofuscamento (Mascaró, 1980, p. 71).

Os elementos interiores de controle, tais como as cortinas e persianas, devem ser de material translúcido ou de cores claras de alta difusão (acabamento fosco)

5. PROCEDIMENTO DE CÁLCULO PARA DETERMINAÇÃO DE DISPONIBILIDADE DE LUZ NATURAL EM INTERIORES

Neste curso será apresentado o Método de fluxo dividido para predição de iluminação natural disponível no interior das edificações, conforme Projeto de Norma do Comitê Brasileiro de Construção Civil (1988). Para exposição completa, ver Parte 1, Parte 2 e Parte 3 do Projeto de Norma de Iluminação Natural.

5.1. COMPONENTES DE CÉU, REFLETIDA EXTERNA E REFLETIDA INTERNA

A iluminação natural é a iluminação produzida direta ou indiretamente pela luz solar.

A luz natural pode alcançar um ponto no interior da edificação através de três caminhos básicos ou componentes de céu:

Figura 15. CC, CRE e CRI (Fonte: Mascaró, 1981, p.63)


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1) CC – componente do céu – luz que alcança um ponto do ambiente interno proveniente diretamente do céu.

2) CRE – componente refletida externa – luz que alcança um ponto do ambiente interno após ter refletido em uma superfície externa.

3) CRI – componente refletida interna – luz que alcança um ponto do ambiente interno somente após ter sofrido uma ou mais reflexões nas superfícies internas.

A soma destas três componentes, corrigidas por fatores de redução devido a perda de transmissividade através de vidros, obstruções (grades, brises, cortinas), montantes e caixilhos de janelas e fator de manutenção, representa a disponibilidade de luz natural num ponto interno do ambiente, conforme expressão:

CIN = (CC + CRE + CRI) KT KM KC

onde:

CIN é a contribuição de iluminação natural;

KT é o fator de correção devido à perda de transmissividade através do vidro ();

KM é o fator de correção devido à manutenção;

KC é o fator de correção devido a caixilhos, brises, etc.

A Tabela 2 fornece coeficientes de transmissão ou transmissividade de alguns vidros e plásticos.

A tabela a seguir fornece o fator de correção KM devido à manutenção das aberturas.

Tabela 21. Fator de correção KM aplicado ao CIN para perdas por ausência de manutenção (Fonte: Mascaró, 1980, p.67).

Estado de conservação

Tipo de local Tipo de trabalho Fator de correção KM

Vidro vertical Vidro inclinado Vidro horizontal

BOM LIMPO LIMPO 0,9 0,8 0,7

REGULAR SUJO LIMPO 0,8 0,6 0,5

LIMPO SUJO 0,7 0,7 0,5

MAU SUJO SUJO 0,6 0,5 0,4

As perdas por obstruções que afetam as aberturas (grades, caixilhos, etc.), representadas pelo fator de redução KC, podem ser expressas pela relação entre a área útil para iluminação da abertura e a superfície total ocupada pela mesma. Seu valor é obtido através da expressão:

A

aKC

onde:

a é a soma da área de envidraçamento útil da abertura;

A é a área total ocupada pela abertura.

Para cálculos aproximados, adota-se um valor de 0,75 para KC.

Caso se conheça o material de que é feita a esquadria, podem-se adotar os seguintes valores (Mascaró, 1980, p. 123):

Madeira – KC = 0,7 Aço – KC = 0,8 Alumínio – KC = 0,9

5.2. CONTRIBUIÇÃO DE ILUMINAÇÃO NATURAL - CIN

A contribuição de iluminação natural (CIN) é definida como:

Razão entre a iluminância (em lux) num determinado ponto num plano horizontal interno devido à luz recebida direta ou indiretamente da abóbada celeste com uma distribuição de luminâncias conhecida, e a


31

iluminância (em lux), num plano horizontal externo, produzida pela abóbada celeste totalmente desobstruída, excluída a iluminação direta do sol, expressa como uma percentagem.

100Hext

P

E

ECIN

onde:

CIN é a contribuição de iluminação natural no ponto P, em %;

EP é a iluminância num plano horizontal interno, devido à luz recebida direta ou indiretamente da abóbada celeste, em lux;

EHext é a iluminância simultânea num plano externo horizontal devida à uma abóbada celeste desobstruída, excluída a iluminação direta do sol, em lux.

Desta forma, conhecendo-se o valor de CIN e EHext, pode-se usar a expressão acima para encontrar a iluminância disponível no ponto P devida à iluminação natural.

Outra forma é verificar se o valor de CIN encontrado está de acordo com o estipulado por norma.

Para o Brasil, a NB 57 recomenda um nível de iluminância geral no ambiente entre 250 a 500 lux. Considerando-se uma abóbada celeste parcialmente encoberta, com nível médio de iluminância de 20.000 lux, encontra-se o seguinte valor para CIN:

%5,22,1100000.20

500250100 a

a

E

ECIN

Hext

P

As normas internacionais recomendam o cálculo para a situação mais desfavorável (inverno com céu encoberto). No entanto a adoção de tal nível de iluminância poderá levar a um superdimensionamento das aberturas. Além disso, poderá haver ganho significativo de calor no verão. Caberá ao projetista decidir adotar ou não este critério, dependendo do tipo de edificação em questão.

Caso resolva adotá-lo, o projeto de proteções solares externas e manipuláveis é praticamente obrigatório. Por exemplo, no caso de edifícios escolares, cuja ocupação se dá ao final do verão até final da primavera, é recomendável projetar as aberturas para a pior situação, ou seja, inverno e céu encoberto.

Já para um edifico de escritórios, que estará em funcionamento o ano todo, recomenda-se adotar os valores médios de iluminância de céu encoberto para os equinócios, que será uma solução mais econômica, embora nos meses frios de inverno será necessário usar iluminação artificial complementar. Mas esta solução evitará ganhos excessivos de calor no verão, o que pode levar a um consumo energético em excesso para climatização artificial.

Para Porto Alegre, considerando o dia típico de 9 de fevereiro, com céu parcialmente nublado, recomenda-se os seguintes valores para CIN:

Tabela 22. Recomendação de valores de CIN para Porto Alegre (Fonte: Vianna & Gonçalves, 2001, p. 123).

Data Condição de céu Orientação da abertura CIN (%)

9 de fevereiro encoberto

N 1,0

NE 1,3

E – SO 1,9

SE 2,3

SO 2,4

S 2,5

O 1,4

A seguir são apresentados valores de níveis de iluminância externo sobre um plano horizontal EHext e que podem ser usados no cálculo de EP.


32

Tabela 23. Níveis de iluminância médios em lux para Porto Alegre sobre um plano horizontal (Fonte: Mascaró, 1991, p. 201).

Época do ano Céu claro Céu encoberto

Verão 78.400 38.400

Equinócios 58.700 26.400

Inverno 24.800 11.150

5.3. DIAGRAMAS DE CONTRIBUIÇÃO RELATIVA DE LUZ - DCRL

Para o projeto de aberturas, o primeiro passo consiste no conhecimento da disponibilidade de luz proporcionada pela luz direta do sol e a luz difundida pela abóbada celeste (luz indireta do sol).

A disponibilidade de luz natural dependerá da posição geográfica e climática do local de projeto. São necessários dados relativos à posição do sol, dia e mês do ano; latitude e longitude geográficas e tipo de céu.

5.3.1. Condição de céu

Condição de céu é a aparência da abóbada celeste (céu) quando vista por um observador situado na superfície terrestre, que está relacionada à distribuição espacial da sua emissão de luz (Comitê ..., 1988).

Para a caracterização das condições de céu é feita uma estimativa visual pela observação da quantidade de nuvens presentes. A estimativa é feita em percentagem e a condição de céu é classificada a partir destes valores:

Tabela 24. Classificação do tipo de céu a partir da nebulosidade aparente (Fonte: Comitê ... , 1988, Parte 2, p. 8).

Tipos de céu Nebulosidade aparente (%)

Céu claro 0 a 35

Céu parcialmente encoberto 35 a 75

Céu encoberto 75 a 100

5.3.2. Céu claro

Céu sem nuvens ou baixa nebulosidade. As reduzidas dimensões das partículas de água azem com que apenas os baixos comprimentos de onda da luz solar passem através da atmosfera, ou seja, comprimentos de onda da porção azul do espectro, fazendo com que o céu apresente-se azul. Nesta situação, a porção mais brilhante do

céu está ao redor do sol e a porção mais escura a 90 do sol.

5.3.3. Céu encoberto

Céu no qual as nuvens preenchem toda a superfície da abóbada celeste. Há reflexão e refração da luz direta do sol para todos os comprimentos de onda em grandes partículas de água em suspensão na atmosfera. O resultado é um céu cinza-claro, com maior luminância na direção do zênite.

5.3.4. Céu parcialmente encoberto ou intermediário

Céu de aspecto intermediário aos dois anteriores, onde a distribuição de luminâncias na abóbada celeste dependerá da posição do sol e das condições mutáveis de nebulosidade.

5.3.5. Diagramas de Contribuição Relativa de Luz - DCRL

A abóbada celeste é representada pela projeção estereográfica do hemisfério celeste, dividida em 244

zonas com variações angulares de altura e azimute múltiplas de 10. Cada zona apresenta numericamente sua contribuição relativa para a iluminância no plano horizontal desobstruído, em função da altitude do sol. O ponto central do diagrama corresponde ao ponto em estudo ou o ponto no qual se deseja saber a disponibilidade de luz natural.


33

5.4. MÉTODO PARA DETERMINAÇÃO DE EP ATRAVÉS DE DCRL (NBR15215-3)

Usa-se uma carta de trajetórias solares aparentes, um diagrama de obstrução e o DCRL. Todos devem estar em mesma escala e basearem-se no mesmo sistema e projeção .

5.4.1. Determinação da posição do sol

Para o dia, hora e latitude em que se deseja calcular EP, encontra-se a posição do sol através de diagramas de trajetórias aparentes do sol para o local do projeto. Ou seja, determina-se o azimute e altitude solar do sol para a data em estudo.

5.4.2. Cálculo de componente do céu CC

Os procedimentos são os seguintes:

1) obter planta baixa, corte e fachada do ambiente que contém o ponto para o qual se deseja calcular EP, bem como a orientação(s) da(s) fachada(s) que contém a abertura(s);

2) produzir a máscara de obstrução correspondente à abertura ou aberturas que iluminam o ambiente;

3) marcar as obstruções externas que são vistas através das aberturas no ponto em estudo;

4) definir o azimute e a altitude solar, com o auxílio da carta de trajetórias solares para o local em estudo, para o dia e horário que se deseja estudar;

5) selecionar o DCRL mais adequado, para céu encoberto ou céu claro. Neste último caso, seleciona-se também

o DCRL correspondente a altitude solar (15, 30, 45, 60, 75 ou 90). Para altitudes inferiores a 15,

assume-se este valor. No caso de altitudes intermediárias, acima de 15, quando a variação for superior a

7,5, toma-se a altitude imediatamente superior. Caso a variação seja menor ou igual a 7,5, utiliza-se o DCRL imediatamente inferior;

6) no DCRL para céu claro marcar o Norte a partir do azimute encontrado em sentido anti-horário. Para céu encoberto o DCRL é simétrico em relação ao centro, portanto não há necessidade de marcar o Norte;

7) sobrepor a máscara da abertura sobre o DCRL de forma que a abertura fique orientada adequadamente a partir do Norte já marcado (para céu claro);

8) somar os valores internos à máscara da abertura e dividir por cem. Se houver alguma área obstruída por obstruções externas, fazer a soma correspondente em separado (ver item 6.4.3);

100

leiturasCC

5.4.3. Cálculo a componente refletida externa CRE

Obstrução não iluminada pelo sol direto

Obtém-se a projeção estereográfica das obstruções em relação ao ponto de referência.

Calcula-se a componente celeste CC da parte obstruída, conforme item 5.4.2, e multiplica-se o resultado pela reflectância da superfície (coeficiente de reflexão):

CRE = CCcéu obstruído obstrução

Quando há obstrução, o componente do céu CC é calculado apenas para a parte que não é obstruída pelas obstruções externas.

Obstrução iluminada pelo sol direto

Procede-se ao cálculo do fator de forma (FFoe) correspondente à área projetada estereograficamente das obstruções externas através da superposição deste diagrama sobre o diagrama de fatores de forma.


34

O cálculo de CRE se faz através da seguinte expressão:

obsoesvabs FFECRE

CREabs é igual ao valor absoluto da componente refletida externa em lux;

Esv é a iluminância devido ao sol no plano vertical da obstrução em lux (ver Tabela 25 );

FFoe é igual ao fator de forma das obstruções externas relativo ao ponto de observação, obtido pelo uso do diagrama de fatores de forma;

obs é reflectância da obstrução.

Tabela 25. Valores de iluminância para planos verticais em Porto Alegre (Fonte: Vianna & Gonçalves, 2001, p.307).

orientação Iluminâncias (klux)

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Sol

stíc

io d

e ve

rão

N 9,4 15,6 24,3 31,7 36,7 37,6 33,5 26,7 18,2 10,7 6,1

NE 26,6 41,6 49,1 48,4 40,2 26,7 16,8 13,7 10,4 7,1 3,8

L 36,5 52,0 54,5 45,9 29,9 17,2 14,4 11,6 8,8 6,0 3,3

SE 12,1 37,8 35,8 26,4 17,4 15,8 13,9 11,9 9,7 7,3 4,5

S 11,3 12,8 14,3 15,1 15,6 15,7 15,3 14,6 13,4 11,7 8,4

SO 6,5 9,0 11,2 13,3 15,3 16,9 22,8 33,6 38,2 33,0 17,1

O 5,2 7,9 10,7 13,5 16,3 24,5 41,7 53,0 54,1 42,4 20,0

NO 6,1 9,4 12,7 15,8 22,4 36,5 46,7 49,7 44,7 31,7 14,0

Equ

ináo

cios

N 9,1 23,1 37,4 48,3 53,9 53,0 45,9 33,8 19,1 6,3 0,0

NE 14,2 34,2 47,6 50,8 45,4 34,6 22,0 11,6 7,5 3,4 0,0

L 13,8 29,5 35,3 30,6 19,6 13,2 10,5 7,7 4,9 2,2 0,0

SE 8,3 13,4 12,1 12,0 11,2 10,0 8,4 6,6 4,5 2,2 0,0

S 4,2 6,7 8,2 9,1 6,5 9,4 8,9 7,9 6,1 3,3 0,0

SO 2,8 5,1 7,1 8,9 10,4 11,5 12,1 12,3 12,8 6,2 0,0

O 2,9 5,7 8,5 11,2 14,0 22,9 32,7 34,9 26,0 9,7 0,0

NO 4,5 8,6 13,6 25,3 37,8 47,5 50,9 45,1 29,2 9,7 0,0

Sol

stíc

io d

e in

vern

o

N 7,3 20,7 35,2 46,7 53,1 53,1 46,7 35,3 20,7 7,4 0,0

NE 11,3 30,9 45,6 50,3 46,0 36,0 23,7 12,4 7,9 3,8 0,0

L 11,1 27,0 34,4 31,2 21,0 13,5 10,8 8,0 5,2 2,5 0,0

SE 6,9 12,7 11,8 11,9 11,2 10,1 8,5 6,8 4,7 2,4 0,0

S 3,6 6,2 7,9 8,9 9,4 9,4 8,9 7,9 6,3 3,6 0,0

SO 2,4 4,7 6,7 8,5 10,0 11,2 11,9 11,8 12,7 6,9 0,0

O 2,5 5,2 8,0 10,8 13,5 21,0 31,1 34,4 27,0 11,1 0,0

NO 3,8 7,9 12,4 23,6 35,9 46,0 50,3 45,6 31,0 11,4 0,0

5.4.4. Cálculo da componente refletida interna CRI

Parte-se da projeção estereográfica das superfícies internas do ambiente em relação ao ponto de medição.

Superpõe-se esta projeção ao diagrama de fatores de forma e se obtém a soma dos valores que correspondem à área de cada uma das superfícies externas, excetuada a área da abertura. Este valor é o fator de forma das superfícies internas FFs. Haverá um FFs para cada superfície interna.

O valor de CRI será dado por:

P

i

n

misi KCRECCFFCRI

)()(1

onde:

n é igual ao número de superfícies;

FFsi é igual ao fator de forma da superfície interna i;

mi é a reflectância média da superfície interna i;

CC é a componente de céu calculada no item 5.4.2;


35

CRE é a componente de reflexão externa calculada no item 5.4.3;

KP é um fator empírico de correção em função da posição do ponto, valendo 0,6 se for próximo à abertura, 1,15, se a posição do ponto for intermediária, e 1,6 se o ponto estiver afastado da abertura.

Ao valor encontrado para CIN deve-se aplicar o fator de sombra (FS, ver Tabela 29) relativo ao tipo de

proteção solar utilizado (quando utilizado). O valor de fator de sombra recomendado para a latitude 30 Sul não deve exceder o valor 0,4.

6. ILUMINAÇÃO LATERAL E ZENITAL

Para o projeto de iluminação, consideram-se as seguintes variáveis (Mascaró, 1980, p.93; Vianna & Gonçalves, 2001, p.133):

valores dos níveis de iluminância da abóbada celeste para diferentes: épocas do ano, horários e orientações;

tamanho, distância e reflectâncias das obstruções exteriores;

valor de nível de iluminação requerido para realização da tarefa visual de acordo com a norma NB 57 da ABNT;

dimensões dos ambientes (decisão de projeto);

localização, posição e orientação das aberturas (decisão de projeto);

tipo de material de vedação das aberturas e seu respectivo coeficiente de transmissão (decisão de projeto);

locais onde a melhor iluminação se faz necessária (decisão de projeto);

reflectância das superfícies internas (decisão de projeto);

fator de sombra das aberturas (decisão de projeto);

coeficiente de manutenção das aberturas.

A escolha de iluminação lateral ou zenital se faz com base em:

forma e disposição da edificação;

disponibilidade de captação de luz natural nos diferentes planos da edificação;

tipo de tarefa visual a ser desempenhada no ambiente;

condições especiais de trabalho (uso de protetores oculares, presença de poeira, vapores, objetos móveis, etc.).

Iluminação zenital:

maior uniformidade;

custo inicial mais alto;

maior manutenção;

edifícios de um pavimento;

adequada para locais profundos e grandes espaços contínuos.

Iluminação lateral:

adequada para locais de trabalho próximo a paredes externas;

pouca uniformidade;

menor manutenção;

edifícios de vários pavimentos;

ambientes pouco profundos.

A combinação de iluminação zenital e lateral é uma solução para grandes pavilhões.


36

Em geral, seguem-se as seguintes recomendações:

para locais que exijam certa acuidade visual, o teto deve ser sempre claro, preferencialmente branco;

as paredes também devem ser claras;

pisos com reflectância entre 10 a 20%;

para locais onde serão desempenhadas tarefas onde não é importante a acuidade visual, há maior liberdade na escolha de cores das superfícies internas.

6.1. ILUMINAÇÃO ZENITAL

Adotam-se as seguintes aproximações:

valor médio para o fator de luz diurna (DF) (ao invés do valor mínimo);

componente de reflexão externa (CRE) nulo (se não há obstruções externas);

componente de reflexão interna (CRI) nulo (se as paredes estiverem muito afastadas umas das outras).

Se o ambiente for excessivamente grande, evita-se o uso de iluminação lateral, pois a mesma pode causar ofuscamento em alguns locais. Deve ser prevista manutenção contínua.

6.1.1. Disposição da iluminação zenital:

A disposição da iluminação zenital dependerá do tipo de clarabóia adotado.

Tabela 26. Tipos de iluminação zenital e suas características (Fonte: Mascaró, 1980, p.79).

Tipo de iluminação zenital Forma Características

Domo

maior eficiência luminotécnica;

proteção da luz solar direta suplementar;

maior custo de manutenção.

Dupla inclinação

boa eficiência luminotécnica;

proteção de luz solar complementar dependendo do ângulo de inclinação e orientação da abertura;

custo alto em manutenção.

Lanternim

menor eficiência luminotécnica;

proteção de luz solar complementar dependendo do ângulo de inclinação e orientação da abertura;

menor manutenção.

Dente de serra (shed)

excelente eficiência luminotécnica;

orientação sul fornece luz difusa e evita ofuscamento, não apresenta necessidade de proteção solar;

custo médio em manutenção.


37

6.1.2. Grau de eficiência dos diferentes tipos de iluminação zenital

Figura 16. Lanternim em duas águas (Fonte: Mascaró, 1980, p.82)

Prédios industriais com lanternins em duas águas. A uniformidade é boa para pés-direitos elevados e deficientes para pés-direitos baixos. Os valores máximos de iluminação se encontram diretamente abaixo dos lanternins.

Figura 17. Lanternim em forma de mansarda águas (Fonte: Mascaró, 1980, p.82)

Lanternins em forma de mansarda. O valor médio do fator de luz diurna DF é inferior ao caso anterior. Para pés-direitos pequenos, a uniformidade da iluminação é maior do que para pés-direitos altos. Os valores máximos de iluminação estão diretamente abaixo dos lanternins.

Figura 18. Aberturas laterais e aberturas laterais com lanternim no centro da cobertura (Fonte: Mascaró, 1980, p.82)

Edifício com faixas laterais de aberturas para iluminação, as quais estão situadas na parte superior das paredes. Os valores máximos para iluminação, tanto com duas faixas quanto com apenas uma, encontram-se próximas às janelas.

Edifício com faixas laterais de aberturas para iluminação, situadas na parte superior das paredes, e lanternim no centro da cobertura. O valor máximo de iluminação encontra-se no centro do recinto. O mesmo


38

acontece levando-se em conta somente a iluminação do lanternim, ou seja, a contribuição das aberturas laterais é muito pequena e irregular.

Figura 19. Dente de serra (Fonte: Mascaró, 1980, p.82)

Cobertura tipo dente de serra com superfícies envidraçadas inclinadas e verticais. A uniformidade de iluminação é sempre boa para este tipo de cobertura, porém maior, quando o pé-direito é maior.

Figura 20. Lanternim longitudinal (Fonte: Mascaró, 1980, p.82)

Lanternim longitudinal. Boa uniformidade de iluminação. Quando o pé-direito é grande, os valores máximos de iluminação encontram-se entre os lanternins. Com pé-direito pequeno, os valores máximos encontram-se sob os lanternins.

Figura 21. Lanternins duplos transversais (Fonte: Mascaró, 1980, p.82)


39

Edifícios com lanternins transversais verticais. A iluminação não é alta, porém é uniforme. O valor máximo de iluminação está no centro.

Figura 22. Lanternins transversais e inclinados (Fonte: Mascaró, 1980, p.82)

Edifício com lanternins transversais e inclinados. A iluminação é alta, porém pouco uniforme.

Figura 23. Iluminação de dupla inclinação e tipo artesa (Fonte: Mascaró, 1980, p.82)

Edifício com cobertura de duas águas com iluminação de dupla inclinação. O nível de iluminação é alto, concentrando-se abaixo da iluminação de dupla inclinação.

Edifício com cobertura em forma de artesa e iluminação vertical. A iluminação é máxima no centro.

6.1.3. Método de cálculo de iluminação zenital

A base para o cálculo é feita a partir do fluxo luminoso () que penetra no local. Esse valor depende da área útil para iluminação do zenital e de sua altura em relação ao plano de trabalho. O coeficiente de reflexão interna CRI, nesse caso, tem pouca influência e é desprezível.

Consideram-se aqui dois casos de iluminação zenital: dente de serra e lanternim.

Para o cálculo do CINm (coeficiente de iluminação natural médio) são necessários os seguintes dados:

comprimento do elemento zenita ...................................................................................................................... cz

largura do elemento zenital ............................................................................................................................... lz

altura do plano de trabalho até a borda inferior do elemento zenital ................................................................ hz

comprimento do local ........................................................................................................................................ c

largura do local ................................................................................................................................................. l

ângulo determinado pela relação entre a metade do comprimento do local (c/2) e a altura do plano de trabalho até a borda inferior do elemento zenital hz .........................................................................................

c

projeção horizontal da superfície do teto .......................................................................................................... st


40

ângulo determinado pela relação entre a metade da largura do local (l/2) e a altura do plano de trabalho até a borda inferior do elemento zenital hz ..............................................................................................................

l

Determina-se a tangente dos ângulos c e l através das expressões:

z

ch

ctg

2 e

z

lh

ltg

2

A partir dos valores obtidos das expressões anteriores, encontra-se os valores corrigidos cc e cl , de c e

l respectivamente, para o coeficiente CIN através do gráfico abaixo:

Figura 24. Valores corrigidos cc e cl para c e l respectivamente (Fonte: Mascaró, 1980, p.87)

O CINm será dado pela expressão:

CINm = cc cl 100 (%)

Ao valor acima, aplicam-se os seguintes coeficientes de correção:

KT ou – perdas por transmissão através do vidro (ver Tabela 2);

KC – perdas devido à obstruções (caixilhos, proteções solares, etc.) (ver item 5.1);

KM – perdas devido a manutenção (ver Tabela 21);

KS – perda de iluminação devido à superfície à área dos zenitais não ser igual à superfície de teto disponível.

O fator de redução KS é encontrado através da seguinte expressão:

t

Z

SS

SK

onde:

Sz é a superfície envidraçada total do zenital para entrada de iluminação natural;

St é a superfície total de teto.


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Quando o zenital for inclinado em relação à horizontal, o fator de correção K deve ser aplicado. Este valor

é encontrado através do gráfico abaixo. O ângulo está indicado na figura apresentada no início desta seção.

Figura 25. Valor do fator de correção K obtido através de (Fonte: Mascaró, 1980, p.87)

O CINm será obtido a partir da expressão:

CINm = KT KC KM KS K cc cl 100 (%)

6.1.4. Duto de luz

Um caso especial de zenital que pode ser uma alternativa a ambientes que não podem ser iluminados diretamente é o duto de luz. É um duto projetado para captar luz solar na cobertura dos edifícios e levar esta luz através de múltiplas reflexões em superfícies espelhadas até ambientes internos que não possuem aberturas para iluminação direta. As figuras abaixo ilustram uma aplicação destes elementos.

Figura 26. Representação simplificada do duto de luz (Fonte: Abilux, 1992, p.21)

6.2. ILUMINAÇÃO LATERAL

6.2.1. Características gerais

Nos locais iluminados lateralmente o nível de iluminância diminui rapidamente com a distância à janela.

Uma regra geral, para se obter os níveis de iluminâncias exigidos por norma, usando-se iluminação lateral, pode-se utilizar o seguinte critério inicial de projeto (Mascaró, 1980, p.93):

limitar a profundidade efetiva do local a uma vez e meia a distância entre o piso e a parte superior da abertura de iluminação.

Muitas vezes, poderá haver necessidade de complementação da luz lateral por outras aberturas, conforme mostrado na figura a seguir (Mascaró, 1980, p. 94):


42

Figura 27. Exemplo de iluminação lateral complementada (Fonte: Mascaró, 1981, p.94)

Figura 28. Níveis de iluminação obtidos para uma abertura lateral particular (Fonte: Abilux, 1992, p.13)

6.2.2. Disposição da iluminação lateral

A luz recebida em um determinado ponto no interior de uma edificação não é função apenas do tamanho das janelas, mas também de sua localização e forma.

São requisitos gerais para uma boa iluminação lateral:

áreas envidraçadas contínuas até a parte superior e as laterais do ambiente que as contém;

vergas com a menor altura possível;

bordo superior da janela a uma altura igual, no mínimo, à metade da profundidade total do ambiente que contém a abertura;

peitoris envidraçados não contribuem para a iluminação do plano de trabalho, não sendo aconselháveis em ambientes onde se realizarão tarefas visuais.

Basicamente, existem os seguintes tipos de janelas:

Aberturas altas e estreitas

Figura 29. Janelas altas e estreitas (Fonte: Mascaró, 1980, p.99)


43

Para a mesma área envidraça, este tipo de janela dá maior penetração de luz diurna em zonas mais distantes do que as janelas largas e baixas. Mas se as janelas estão situadas em série e afastadas uma da outra, a distribuição da luz, paralela à parede que contém a janela, é inadequada.

As áreas de piso e parede entre as janelas podem aparecer bem mais escuras, a menos que lhes chegue luz através de outras aberturas.

Janelas altas e contínuas horizontalmente, recuadas até o interior da fachada, usadas como complemento às localizadas no nível inferior, permitem reduzir a área visível da abóbada celeste que pode provocar ofuscamento. A figura a seguir mostra um exemplo de uso deste tipo de iluminação para um hospital, de tal forma que os pacientes localizados nas camas próximas às janelas estão protegidos da alta luminância do céu visível.

Figura 30. Janelas altas complementando a iluminação natural para ambientes profundos (Fonte: Mascaró, 1980, p.108)

Aberturas largas e horizontais

Figura 31. Aberturas horizontais (Fonte: Mascaró, 1980, p. 99)

Para a mesma área envidraçada, as janelas com um longo eixo horizontal tendem a dar menor penetração de luz do que as janelas altas e estreitas. A iluminação é mais intensa numa área estreita e paralela ao plano da parede.

As janelas formando panos contínuos alargados, são usadas em oficinas grandes e profundas e podem ser usadas juntamente com iluminação artificial complementar, quando se desejar restringir a admissão de luz solar direta.

Janela larga e horizontal situada na parte superior da parede dá uma faixa de luz diurna paralela à parede que a contém e até o fundo do local, porém bastante alongada. Tal iluminação cria um contraste desagradável de luminâncias, com a visão da abóbada celeste e a parede logo abaixo, mais escura.


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Aberturas em paredes contíguas

Figura 32. Aberturas em paredes diametralmente opostas (Fonte: Mascaró, 1980, p.100)

Para áreas aproximadamente quadradas, estas aberturas dão boa penetração de luz, a menos que sejam estreitas e estejam situadas em um mesmo canto do ambiente. Elas também reduzem o ofuscamento, através da iluminação das paredes circundantes e da janela oposta.

Aberturas em sacada (bay window)

Estas aberturas oferecem uma boa quantidade de luz na área da sacada, mas, por outro lado, a penetração da luz diurna pode parecer inadequada, a menos que a janela seja muito alta, por causa do corte produzido pela parte superior da sacada.

Aberturas em paredes opostas

Esta disposição, se o local for pequeno, permite a iluminação das paredes opostas e reduz os contrastes de luminâncias. Mas em certos casos (locais que exigem concentração em um dos planos verticais da sala, como em salas de aula) esta disposição pode causar distração por parte dos usuários, devido a grande área envidraçada. Nesses casos, podem-se usar janelas altas complementadas com iluminação zenital.

Aberturas contínuas e separadas

Figura 33. Abertura de grande área (Fonte: Mascaró, 1980, p.101)

As superfícies envidraçadas grandes e contínuas, estendidas ao longo do local, dão uma distribuição mais uniforme de luz diurna, do que as janelas separadas por áreas de parede.

Porém este tipo de solução tem o inconveniente, para regiões tropicais, de aumentar os ganhos térmicos através da insolação direta. Em tal situação, devem ser previstas proteções solares adequadas ou, em vez desta solução, usa-se aberturas pequenas distribuídas em todas as superfícies do ambiente, quando possível.


45

Efeito das obstruções externas

As obstruções externas podem alterar a quantidade de luz que penetra em um ambiente vinda do exterior.

O efeito de uma obstrução contínua, perpendicular ou paralela ao plano que contém a abertura, é reduzir a penetração de luz no ambiente, limitando a área de céu visível através da janela.

O efeito é praticamente o mesmo do que aumentar o bordo lateral ou o peitoril da janela (reduzindo a área de entrada de luz).

Uma possibilidade de reduzir o efeito da obstrução é fazer com que sua superfície possua uma alta reflectância (pintando-a de branco, por exemplo).

Quando o número de obstruções externas influenciar significativamente a iluminação interna, recomenda-se o uso de superfícies interiores o mais claras possível, a fim de aumentar os número de reflexões internas e, desta forma, aumentar o aproveitamento da luz natural que penetra através das aberturas. A mesma solução é adequada para a situação de aberturas pequenas.

O beiral (protuberância horizontal acima da abertura) tem o efeito de aumentar a profundidade aparente do ambiente.

6.2.3. Proteções solares e o controle das altas luminâncias do céu visível

Muitas vezes, a alta luminância proveniente da parcela de céu visível através da abertura, pode atrapalhar a tarefa visual sendo desenvolvida no ambiente ou a incidência de luz solar direta aumenta os ganhos de calor do edifício.

Por outro lado, a abertura é necessária para garantir os níveis de iluminância no interior do ambiente.

Em situações como essas, busca-se o uso de proteções solares externas ou internas.

Podem ser usados os seguintes dispositivos de proteção contra altas luminâncias:

Tabela 27. Dispositivos de controle de iluminação e suas características (Fonte: Mascaró, 1980, p.107).

Dispositivo Exemplo Características

Proteções solares brises, persianas, toldos, venezianas, cortinas, etc.

Os dispositivos fixos desenhados pra impedir a entrada da luz solar direta são desaconselháveis para controlar problemas de altas luminâncias pois os mesmos reduzem a iluminação natural a níveis inadmissíveis em dias nublados. Os sistemas reguláveis são melhores soluções, embora os mesmos exijam maior manutenção.

Vidros plásticos translúcidos de baixa transmissividade

Reduzem a iluminação natural a níveis inaceitáveis em locais distantes das aberturas e podem alterar a reprodução de cores, por isso devem ser usados com cautela.

Beirais superiores difusores com > 60% lâminas de plástico translúcidas

Quando inclinados para dentro favorecem a distribuição de luz, pois jogam a luz incidente em direção ao teto do ambiente, que, pintado de branco, produz luz difusa.

Prateleiras de luz elementos horizontais externos e pintados em cores claras ou com tinta metálica

Desviam a direção da luz incidente para cima, jogando-a sobre o teto do ambiente, produzindo luz difusa.

Embora, sob o ponto de vista luminotécnico, seja indiferente o uso dos elementos listados acima, sob o ponto de vista térmico, é aconselhável que os mesmos sejam externos.

A seguir são apresentadas características de alguns tipos de vidro e o fator de sombra para algumas proteções solares.


46

Tabela 28. Transmissividade, absortividade, reflectância e fator de sombra para alguns tipos de vidros (Fonte: Mascaró, 1980, p. 110).

Tipo de vidro (%) (%) (%) FS (%) observações

Comum 80 12 8 85

Transparente 72 20 8 80

Com película verde 43 27 30 54 colada

Com duas películas verdes 35 35 30 49

Fumê 32 50 18 52

Azul céu 70 20 10 78

Absorvedor de calor 46 46 8 64

Refletor 60 10 30 64

Refletor e absorvedor 30 45 25 48

Comum + comum 64 24 12 72

com câmara de ar Comum + absorvedor de calor 35 47 12 48

Comum + absorvedor de calor com persiana intermediária 15 40 45 25

Refletor comum 48 14 38 51

O Fator de sombra influenciará o valor do CIN (coeficiente de iluminação natural) e deverá ser multiplicado ao valor calculado do CIN através do método do fluxo dividido anteriormente exposto.

A seguir são apresentados alguns fatores de sombra para proteções solares mais comumente empregadas em aberturas. Para a latitude de Novo Hamburgo o FS da proteção solar não deve exceder o valor de 0,4 ou 40%.

Tabela 29. Fator de sombra para alguns tipos de vidros e proteção solar (Fonte: Mascaró, 1980, p. 110).

Proteção da abertura Fator de sombra FS (%)

Vidro comum + persiana interna cor clara 55

Vidro comum + persiana interna cor escura 68

Vidro absorvedor de calor + persiana 40

Vidro comum + cortina de tecido (trama aberta e cor clara) 60

Vidro comum + cortina de tecido (trama cerrada e cor clara) 45

Vidro comum + cortina de tecido (trama cerrada e cor escur) 63

Vidro comum + cortina de enrolar de tecido (interna e cor clara) 30

Vidro comum + cortina de enrolar de tecido (interna e cor média) 45

Vidro comum + cortina de enrolar de tecido (interna e cor escurA) 60

Vidro comum + persiana externa de enrolar de madeira cor clara (totalmente fechada)

8

Vidro comum + persiana externa de enrolar de madeira cor escura (totalmente fechada)

18

Vidro comum + persiana externa de enrolar de madeira cor clara (10 % aberta)

16

Vidro comum + persiana externa de enrolar de madeira cor escura (10 % aberta)

26

Vidro comum + persiana externa de enrolar de plástico cor clara (totalmente fechada)

10

Vidro comum + persiana externa de enrolar de plástico cor escura (totalmente fechada)

30

Brises exteriores móveis horizontais (voltados a Norte, latitude 34 Sul) 10

Brises exteriores fixos horizontais (voltados a Norte, latitude 34 Sul) 20

Brises exteriores fixos horizontais (voltados a Leste ou Oeste, latitude 34 Sul)

35

Brises exteriores fixos verticais (voltados a Leste ou Oeste, latitude 34 Sul) 25

Brises exteriores móveis verticais (voltados a Leste ou Oeste, latitude 34 Sul)

10

Toldo cor média ou escura e vidro aberto 20

Toldo cor clara e vidro aberto 12

6.2.4. Pré-dimensionamento de aberturas

Podem-se usar os valores da relação entre a superfície envidraçada e a superfície de piso, conforme tabela:


47

Tabela 30. Tamanhos das aberturas em função de sua orientação (Fonte: Mascaró, 1980, p. 109).

Fatores que influem Correções e recomendações

Relação entre a superfície envidraçada Sv e a superfície de piso Sp

Profundidade do local 1,5 da distância entre o piso e a borda superior da abertura

Orientação do local N - S Sv/Sp = 15% Sv deve ser considerada a partir

de 80 cm do piso. L - O Sv/Sp = 10%

Os valores da tabela representam os limites entre os quais está assegurado um nível mínimo de iluminação e não ocorrem excessos de ganhos ou perdas térmicas. A adoção de um valor mínimo aplica-se bem a ambientes de trabalho, tais como, salas de aula, escritórios, bibliotecas, entre outros. Para outros ambientes, onde não se faz necessária a adoção de limites mínimos, como igrejas, museus, hotéis e restaurantes, pode-se optar pelas mais variadas soluções estéticas.

6.2.5. Casos especiais que se apresentam no cálculo da iluminação lateral

Duas ou mais aberturas na mesma parede – deve-se determinar a área envidraçada necessária para iluminação e dividir esta área livremente entre o número total de aberturas, tomando o cuidado para que a verga e o peitoril estejam de acordo com o considerado no cálculo da iluminação disponível (CIN).

Aberturas situadas em mais de uma parede

Determina-se separadamente a área envidraçada para cada parede. A soma dos valores individuais de cada abertura deverá oferecer o nível de iluminação necessário para o local.

Beirais

Diminuem a quantidade de luz o ambiente recebe. O efeito produzido é de reduzir a altura da abertura (aumentar a altura da verga), conforme indicado na figura abaixo. Portanto a área útil de iluminação fica reduzida. Para corrigir este problema adota-se uma largura maior, para manter a área.

Figura 34. Efeito do beiral na altura útil da janela (Fonte: Mascaró, 1980, p.112)

Aberturas em sacada

Diminuem a quantidade de luz que o ambiente recebe. O efeito é diminuir a largura efetiva da abertura. A largura efetiva deve ser considerada conforme figura a seguir:

Figura 35. Efeito de aberturas em sacada sobre a área útil da abertura (Fonte: Mascaró, 1980, p.112)


48

Aberturas em ângulo reto

Diminuem a quantidade de luz que o ambiente recebe. O efeito é diminuir a largura efetiva da abertura. Neste caso a largura da abertura deve ser considerada conforme figura abaixo:

Figura 36. Efeito sobre a área útil da abertura em ângulo (Fonte: Mascaró, 1980, p.114)

A dimensão x é igual a 1/3 da distância entre o plano da abertura de canto e a borda exterior do canto (considerar a projeção do beiral, se houver). diminuem a quantidade de luz o ambiente recebe. O efeito produzido é de reduzir a largura da abertura.

Aberturas em água-furtada

Diminuem a quantidade de luz que o ambiente recebe. O efeito é diminuir a largura efetiva da abertura. A altura da abertura deve ser considerada conforme a figura a seguir:

Figura 37. Efeito sobre a área útil de água-furtada (Fonte: Mascaró, 1980, p.114)

Balcões, aberturas em sacada, águas furtadas e similares – diminuem a quantidade de luz o ambiente recebe. O efeito produzido é de reduzir a altura da abertura (aumentar a altura da verga),

Prateleiras de luz

Prateleiras de luz são estruturas horizontais adicionadas à parte superior das aberturas laterais com a intenção de redirecionar a luz direta e difusa incidente para o plano do teto. esses elementos podem ser internos ou externos. As prateleiras de luz são mais eficientes quando posicionadas no exterior (Vianna & Gonçalves, 2001, p.153). Ocorrem duas interferências na distribuição de luz interior:


49

sombreamento do interior próximo à abertura;

aumento da iluminância nas partes mais profundas do ambiente.

A reflexão ocorre tanto na parte superior quanto na parte inferior da prateleira de luz.

A quantidade de luz que incide pela abertura é reduzida com o uso da prateleira, mas a luz que incide é melhor distribuída no interior do ambiente.

O material que compõe a prateleira de luz pode ser dos mais diversos tipos, tais como, vidro translúcido, material espelhado, material fosco, material polido, entre outros.

A seguir são apresentados alguns tipos de prateleiras de luz.

Figura 38. Exemplo de prateleira de luz (Fonte: Miller, 1995, p.16 e 17)

7. ILUMINAÇÃO ARTIFICIAL

A luz natural é a principal fonte de luz na arquitetura. No entanto, para os horários do dia em que ela for insuficiente para o desenvolvimento da tarefa visual, luz artificial complementar deve ser usada.

Para fins de normalização, considera-se o começo e o fim do dia quando a iluminação exterior alcança um limite mínimo de 5.000 lux. Esta escolha foi feita com base em um valor correspondente a iluminância que permite trabalhar, sem luz artificial, em 85% das horas previstas em uma jornada de trabalho com tarefas com grau médio de exigência de iluminação.

Isto significa que, considerando-se um fator de luz diurna, para uma determinada tarefa visual, de 6%, temos:

0,06 5.000 = 300 lux e 0,85 2.000 = 1.700 horas

Se 2.000 horas são trabalháveis anualmente, temos 1.700 horas com aproveitamento de luz natural e as 300 horas restantes necessitando de luz artificial complementar, para manter-se um nível de iluminância de 300 lux no mínimo.

7.1. TIPOS DE LÂMPADAS

7.1.1. Lâmpadas incandescentes

Produzem luz pela elevação da temperatura de um filamento, geralmente tungstênio, pela passagem de corrente elétrica. O bulbo da lâmpada é preenchido com um gás inerte, geralmente nitrogênio ou argônio.

Vantagens e desvantagens:

mais comuns;

custo inicial baixo;


50

tamanho reduzido;

boa reprodução de cores;

vida útil curta;

baixa eficiência luminosa;

alta produção de calor (desperdício de energia);

alta luminância (provoca ofuscamento).

Tipos básicos são:

Incandescente comum

Eficiência luminosa média de 15 a 50 lm/W.

Com bulbos transparentes ou leitosos. A alta temperatura do filamento causa evaporação do tungstênio que, com o tempo, se deposita na parte inferior da lâmpada, escurecendo-a. Vida útil de cerca de 1.000 horas.

Refletora


São lâmpadas incandescentes que possuem uma parte (superior) espelhada para melhorar o direcionamento da luz. O refletor pode ser parabólico ou elíptico. O refletor elíptico é adequado para luminárias embutidas e com aletas antiofuscantes. As lâmpadas refletoras são mais eficientes que as incandescentes comuns.

Halógena


Estas lâmpadas possuem, além do gás tradicional, um halogênio (normalmente iodo) no interior do bulbo. O bulbo é feito de quartzo para suportar altas temperaturas e ajudar na reação entre o tungstênio do filamento que se evapora e o halogênio. Vida útil de cerca de 2.000 horas. Requerem o uso de transformadores pois são de 12 V.

Algumas destas lâmpadas são equipadas com refletores multifacetados cobertos com uma película dicróica. Esta película reflete para trás da lâmpada cerca de 65% da radiação térmica produzida, resultando em uma luz mais fria do que lâmpadas com refletores comuns.

7.1.2. Lâmpadas de descarga

Não existe filamento. A luz é produzida pela excitação de um gás (em geral mercúrio) através de passagem de corrente elétrica. Produz-se, então, radiação ultravioleta que ao atingir as paredes internas do bulbo revestida com cristais de fósforo (ou outra substância fluorescente), se transforma em luz. Requerem dispositivos auxiliares para ignição (reatores).

Uma das principais desvantagens das lâmpadas de descarga é o efeito estroboscópico. A radiação luminosa dessas lâmpadas oscila com o dobro da freqüência da tensão de alimentação (a luz pisca na freqüência da tensão de alimentação). Este efeito pode causar ilusões de óptica nos objetos móveis. Um motor, por exemplo, que gire na freqüência de 3.600 rpm pode parecer parado se apenas iluminado por esse tipo de lâmpada, causando acidentes de trabalho. Por esse motivo recomenda-se o uso de pelo menos duas lâmpadas ligadas a circuitos diferentes ou com reator duplo, de tal forma que oscilem de forma desencontrada.

Vantagens e desvantagens:

vida útil superior à das lâmpadas incandescentes;

alta eficiência energética;

baixa produção de calor;

baixa luminância;

má reprodução de cores;


51

custo inicial alto;

efeito estroboscópico;

tamanho maior que incandescentes.

Lâmpadas fluorescentes


Geralmente de forma tubular, contendo vapor de mercúrio a baixa pressão. Possuem, em geral, uma eficiência luminosa 4 a 6 vezes superior que as lâmpadas incandescentes e vida média alta, de 6.000 a 9.000 horas.

A lâmpada fluorescente compacta vem com o reator incorporado o que permite seu uso direto na base da lâmpada incandescente comum.

Lâmpadas a vapor de mercúrio de alta pressão


Indicada para iluminação de grandes áreas internas ou externas, tais como armazéns, depósitos, parques e praças. A luz tem aparência branca azulada. Exigem aparelhagem auxiliar para funcionamento. Sua vida útil é de 6.000 a 9.000 horas, de luminância média, pequeno volume e em potências elevadas (uma lâmpada de mercúrio de 400 W equivale a 10 lâmpadas fluorescentes de 40 W e ocupa espaço bem mais reduzido). Porém apresentam baixa qualidade na reprodução de cores e leva de 4 a 5 min para atingir o fluxo luminoso máximo.

Existe um tipo misto, com lâmpada de bulbo fluorescente e filamento de tungstênio, que produz uma luz branca de cor agradável. Pode ser ligada diretamente na rede.

Lâmpadas a vapor de sódio

Eficiência luminosa média acima de 160 a 180 lm/W.

Emite uma radiação praticamente monocromática e centrada no amarelo, de cor bastante agradável. Possui longa vida média. É indicada para iluminação de grandes espaços externos, onde a reprodução de cores não é importante e o reconhecimento por contrastes é importante (auto-estradas, vias de tráfego, estacionamentos, pátios de manobra, etc.).

Este tipo de lâmpada leva de 5 a 8 minutos para atingir seu fluxo luminoso máximo e tem duração média de 6.000 a 9.000 horas.

Existe uma regra prática para associar à cor da luz a iluminância por ela produzida:

Tabela 31. Cor da luz e sua iluminância aproximada (Mascaró, 1980, p. 53)

Cor da luz Iluminância aproximada (lux)

Avermelhada – luz quente Baixa – abaixo de 300

Branca - fria Média - 500

Azulada – luz do dia Alta – acima de 700

O IRC característico da lâmpada é a referência para avaliar sua qualidade na reprodução das cores do objeto por ela sendo iluminado. A tabela a seguir informa os IRC mínimos exigidos para algumas atividades, bem como a temperatura de cor associada.

Tabela 32. Índices mínimos de reprodução de cores (Fonte: Moreira, 1987, p.110).

Reprodução de cores desejada IRC (%) Temperatura de cor (K) Atividade / local

Excelente 90 6.000 a 7.500 Indústria têxtil, de tintas e gráfica

4.000 Museu, indústria gráfica, terapia médica

Boa 80 4.000 Escritórios e lojas

3.000 Salas de reunião, residências

Razoável 60 - Corredores, escadas, trabalho pesado

Nenhuma - - Iluminação pública, indústrias de fundição e laminação, depósitos de sucata, cais do porto, trabalhos de escavação


52

A Tabela 33 dá o índice de reprodução de cores IRC de alguns tipos básicos de lâmpadas.

Tabela 33. Cor da luz e sua iluminância aproximada (Mascaró, 1980, p. 53)

Tipo de lâmpada Temperatura de cor (K) IRC (%)

Incandescente 2.800 100

Incandescente halógena 3.200 100

Fluorescente 4.000 75

Vapor de mercúrio 5.000 47

Vapor de sódio 3.000 35

A distribuição de luz de uma lâmpada e sua luminária, em qualquer ponto, pode ser representada pro um diagrama chamado de Curva de Distribuição Luminosa (CDL) ou curva fotométrica. O diagrama representa a intensidade luminosa produzida pela fonte de luz em diversas direções. A distância entre a fonte (centro superior do diagrama) até a linha característica da distribuição dá o módulo da intensidade produzida. Estes diagramas são importantes para o projetista, pois, através deles, pode-se ver as curvas características da iluminação produzida pelos diversos tipos de lâmpadas e luminárias, sendo importante auxiliar para projeto de iluminação artificial. Os catálogos dos bons fabricantes de lâmpadas e luminárias sempre trazem a CDL de seus produtos.

A figura mostra um exemplo de CDL para uma fonte pontual e sua luminária.

Figura 39. Exemplo de curva de distribuição luminosa CDL ou curva fotométrica para lâmpadas (Fonte: OSRAM, 1979, p.5)

7.2. LUMINÁRIAS

As luminárias são os dispositivos que servem de fixação para as lâmpadas e eventualmente para os reatores. Desempenham 3 funções principais:

1) dirigir o fluxo luminoso da lâmpada e adaptar a distribuição luminosa à finalidade a que se dispõe;

2) proteger contra ofuscamento ocultando a lâmpada na direção da visão ou reduzindo a luminância através de dispositivos de difusão da luz;

3) proteger a lâmpada contra danos mecânicos ou químicos e promover proteção elétrica adequada.

A eficiência de uma luminária é dada por:

lâmpadapelaemitidaluz

árialupelaemitidaluzFEL

min

onde:

FEL é a fração de emissão da luz em %.

Ao se escolher lâmpadas e luminárias, atentar para IRC, temperatura de cor, fator de eficiência da luminária, eficiência luminosa da lâmpada e vida útil da lâmpada.

Alguns programas de acesso livre podem ajudar na definição de lâmpadas e luminárias: RELUX 3.5; Trust; Dialux, entre outros.


53

O efeito da luminária no fluxo de luz produzido pela lâmpada pode ser classificado em três tipos básicos: direto, semidireto, uniforme, misto, semi-indireto e indireto (vide Figura 40).

Figura 40. Classificação das luminárias segundo CIE (Fonte: Sorcar, 1987, p.57)

7.3. SISTEMAS DE ILUMINAÇÃO

Os sistemas de iluminação são entendidos aqui como os dispositivos para captação de iluminação natural e iluminação artificial complementar. Tanto o projeto de aberturas, cores de superfícies interiores, disposição de bancadas de trabalho quanto o projeto de iluminação artificial devem ser pensados em conjunto a fim de proporcionarem a quantidade e a qualidade de iluminação desejada para o ambiente em questão.

Durante o dia, o foco será a iluminação natural, sendo a iluminação artificial apenas usada quando a primeira não for suficiente. Para a noite, quando a luz natural não está mais disponível, a luz artificial passa a ser a única fonte de luz possível. O projetista deve ter isto em mente no momento de delinear o projeto de iluminação natural e artificial de qualquer ambiente.

Figura 41. Um sistema de iluminação que combina iluminação natural e artificial complementar (Fonte: Abilux, 1992, p.42)

Alguns ambientes o interesse não está centrado na quantidade de iluminação, mas sim no tipo de efeito que se quer produzir através dela. É o caso do projeto de iluminação para lojas, vitrinas, cenários (em teatros, shows, etc.), restaurantes, danceterias e bares, para citar alguns exemplos. Caberá ao arquiteto tomar diversas decisões no que diz respeito ao número e tipo de lâmpadas, a sua distribuição, às aberturas para captação de luz natural, aos elementos de controle, às cores e às texturas das superfícies, ao mobiliário e à distribuição das atividades no ambiente, a fim de gerar o efeito desejado.

Quando não é possível projetar a iluminação natural juntamente com a iluminação artificial, dependendo do tipo e importância do projeto, deverão estar disponíveis os seguintes dados para o projeto de iluminação artificial:

plantas e cortes;

posição de aberturas ;


54

detalhamento e funcionamento das proteções solares;

detalhamento de forro, paredes e pisos;

posição de ferragens, instalações hidrossanitárias e elétricas;

disposição de móveis e fluxos;

posicionamento preferencial dos usuários do ambiente;

especificação da cor da luz desejada;

necessidade de iluminação complementar (segurança, acesso, emergência, etc.);

fator de potência tolerado.

7.3.1. Controle de luz artificial

A necessidade de economizar energia produziu alguns dispositivos que permitem o controle voluntário ou não da luz artificial, conforme a disponibilidade de luz natural. A seguir serão apresentados alguns destes dispositivos (Lamberts et al., 1997, p.84; Philips, 1981, p.70).

Liga e desliga manual

A luz artificial projetada para complementar a luz natural é manipulada através do próprio usuário por meio de interruptores. Desta forma, quando o usuário sentir que o nível de iluminação está abaixo do desejado, irá ele próprio acionar o sistema de apoio. Tal solução mostrou-se insatisfatória pois a tendência do usuário e acionar o sistema quando a luz natural é insuficiente e não desacioná-lo quando a luz natural torna-se suficiente.

Controle manual da intensidade de iluminação

São controles graduáveis do fluxo luminoso que permitem ao usuário selecionar, entre opções disponíveis no controle, aquela mais adequada para a sua necessidade presente. Embora evite a mudança abrupta dos níveis de iluminância, apresenta o inconveniente de ter de ser continuamente manipulada pelo usuário.

Liga e desliga automático

Controles fotoelétricos são utilizados para ligar ou desligar a luz artificial sempre que a luz natural for insuficiente ou suficiente respectivamente. Estes tipos de controle também são usados para detectar a presença de pessoas no ambiente a fim de acionar ou desacionar o sistema, neste caso usando sensores de ondas ultra-sônicas ou radiação infravermelha. Embora mais eficientes que os dois primeiros sistemas vistos anteriormente, os usuários apresentam certa resistência ao sistema devido a sua impossibilidade de controlar a iluminação em situações não programadas.

Controle automático do fluxo luminoso

Este sistema permite um controle automático gradativo de 0 até 100% de luz artificial, conforme a disponibilidade ou não de luz natural. É o melhor sistema de iluminação artificial até agora disponível.

Controle gradativo automático

Este tipo de controle disponibiliza apenas algumas graduações de fluxo luminoso, em geral, níveis de 50 e 100 % ou 33, 67 e 100 %, fazendo-o automaticamente.

7.4. CÁLCULO DE ILUMINAÇÃO ARTIFICIAL GERAL

A finalidade da iluminação geral é proporcionar iluminação sobre uma área total com certa uniformidade e, em geral, é complementada por iluminação localizada junto à tarefa visual e de acordo com a tarefa visual sendo desenvolvida. Abaixo são apresentados alguns exemplos de iluminação geral e localizada.


55

Figura 42. Exemplos de iluminação geral e localizada (Fonte: Abilux, 1992, p.33)

A iluminação geral deve ser a mínima possível, sem comprometimento do conforto visual dos usuários do ambiente, a fim de minimizar o consumo de energia.

7.4.1. Circuitos de alimentação

É importante definir a forma de distribuição dos circuitos elétricos que alimentam a iluminação do ambiente. É recomendável uma distribuição de circuitos que possibilite o acionamento do menor número de luminárias possível. Soluções que ligam e desligam o conjunto completo de luminárias é indesejável, pois podem levar a desperdício de energia.

Na medida do possível, os circuitos devem ser paralelos ao sentido da parede que contém as aberturas, de modo que, durante o dia, as luminárias mais próximas das janelas possam ser desligadas, principalmente em edifícios de escritórios ou escolas. Mas esta não é uma regra geral e cada situação deverá ser analisada, ou seja, o uso será dado ao ambiente é que determina qual a melhor distribuição dos circuitos.

7.4.2. Fatores de desempenho

Altura da montagem das luminárias

É recomendável instalar a luminária na menor altura recomendada pelo fabricante, pois essa altura influenciará o índice do recinto e o fator de utilização da luminária.

Eficiência da luminária – FEL

Este dado é fornecido nos catálogos do fabricante e já foi discutido em item anterior.

Quando não há disponibilidade da informação por parte do fabricante, pode-se usar os valores aproximados descritos na Tabela 34.

Tabela 34. Eficiência aproximada de luminárias e lâmpadas (Fonte: OSRAM, ?). Tipo de luminária e lâmpada Eficiência aproximada (%)

Luminária aberta com lâmpada nua 90

Luminária com refletor ou embutida aberta 70

Luminária com refletor e lamelas de alta eficiência 70

Luminária com refletor ou embutida com lamelas 60

Luminária tipo “plafond” com acrílico anti-ofuscante 60

Luminária de embutir com acrílico anti-ofuscante 50

Índice do recinto Kd e Ki

O índice do recinto é a relação entre as dimensões do local e é encontrado através das expressões:

para iluminação direta )( bah

baK d

para iluminação indireta )('2

3

bah

baK i


56

onde:

a é o comprimento do recinto;

b é a largura do recinto;

h é o pé-direito útil do recinto (pé-direito total menos altura do plano de trabalho em relação ao piso menos a altura da pendente da luminária);

h’ é a distância do teto ao plano de trabalho.

Eficiência do recinto R

Dependendo das características do recinto, o fluxo luminoso que emana da luminária poderá ser melhor aproveitado. Isto dependerá, por exemplo, da reflectância das superfícies que compõe o ambiente.

A eficiência do recinto é obtida através de tabelas que relacionam a reflectância do teto, paredes e piso à curva de distribuição luminosa da luminária e ao índice do recinto.

Ver em anexo tabela de eficiência do recinto.

Fator de utilização FU

O produto da eficiência do recinto R pela eficiência da luminária FEL dá o fator de utilização Fu :

Fu = R FEL

7.4.3. Cálculo da quantidade de luminárias

A quantidade de luminárias necessárias para se atingir a iluminância média desejada para o recinto em estudo é dada pela expressão:

R

dm

FEL

FAEn

onde:

n é a quantidade de lâmpadas necessária;

Em é a iluminância média em lux (de acordo com recomendações da norma);

A é a área do recinto em m2;

Fd é o fator de depreciação da luminária (boa manutenção = 1,25 e manutenção crítica = 1,67);

é o fluxo luminoso da lâmpada em lm (conforme catálogo do fabricante);

FEL é a eficiência da luminária;

R é a eficiência do recinto.

Se a quantidade de lâmpadas resultantes não for compatível com a distribuição desejada, recomenda-se o acréscimo do número de lâmpadas, para que não haja prejuízo ao nível de iluminância desejado.

7.4.4. Definição dos pontos de iluminação

Os pontos de iluminação devem ser uniformemente distribuídos no recinto levando-se em conta o mobiliário, o direcionamento da luz e a luminária sendo utilizada.

Recomenda-se que a distância entre luminárias seja o dobro da distância entre estas e as paredes.


57

7.4.5. Cálculo da iluminação dirigida

Se a distância d entre a fonte de luz e o objeto a ser iluminado for no mínimo 5 vezes as dimensões físicas da fonte de luz, pode-se calcular a iluminância pontual aplicando-se a expressão:

2

3)(cos

h

IE

onde:

I é a intensidade luminosa da fonte na direção , em cd;

é o ângulo formado entre a vertical e a linha que une a fonte pontual e o objeto por ela iluminado, em m;

h é a distância entre a fonte luminosa e o plano horizontal que contém o objeto a ser iluminado, em m.

Figura 43. Grandezas envolvidas no cálculo de iluminação dirigida (Fonte: Osram, [?], p.11)

Quando houver mais de uma fonte pontual, calculam-se separadamente as iluminâncias relativas a cada uma delas e a iluminância total será a soma de todas as contribuições.

Ao se escolher lâmpadas e luminárias observar:

IRC

Temperatura de cor

Curva de distribuição luminosa

FEL (luminária)

Eficiência luminosa da lâmpada

7.5. NORMAS BRASILEIRAS PARA ILUMINAÇÃO ARTIFICIAL E NATURAL

NB 57 Níveis de iluminâncias recomendados NBR 5413 / 1992 Iluminação de interiores NBR 5461 / 1991 Iluminação – terminologia NBR 15215-1/ 2005 Iluminação natural – conceitos básicos e definições NBR15215-2/ 2005 Procedimentos de cálculo para a estimativa da disponibilidade de luz natural NBR15215-3 / 2005 Procedimentos de cálculo para determinação da iluminação natural em ambientes

internos

8. EFEITOS DA LUZ E DA COR SOBRE AS SUPERFÍCIES

A seguir, será apresentada uma série de princípios básicos que podem ser seguidos para atingir a qualidade da iluminação ou efeitos desejáveis.


58

Padrões de interceptação desagradáveis em uma parede podem ser evitados localizando as luminárias de acordo com o efeito que elas causam sobre a parede:

Figura 44. As sombras podem causar efeitos desagradáveis sobre as paredes (Fonte: Philips, 1981, p.52)

Paredes claras aumentam o espaço, paredes escuras diminuem. Paredes claras parecem mais afastadas, paredes escuras parecem mais próximas. Teto escuro com paredes claras causa a sensação de menor pé-direito e vice-versa. Luminância crescente no sentido do teto parece aumentar o pé-direito.

Efeitos básicos dos tipos de luminárias sobre a luminância das paredes:

Figura 45. Efeitos possíveis de luminárias (Fonte: Osram, 1979, p.26)

A seleção das cores das superfícies que compõe um ambiente pode influenciar as sensações que os usuários experimentarão. A tabela seguinte associa a algumas cores sensações psicológicas. É importante notar que a interpretação psicológica pode variar com a cultura da pessoa e experiências traumáticas.

Tabela 35. Associação de cores com sensações (Fonte: Sorcar, 1987, p. 175).

Cor Sensação provocada

Vermelho Tepidez e conforto Excitamento e estímulo Calor e perigo

Dourado Realeza e luxúria Vitória, alegria e brilhantismo Ornamentação

Laranja Sociabilidade, entusiasmo e luminosidade Calor e excitamento Desconforto e aborrecimento

Cor Sensação provocada

Azul

Tranqüilidade e calma Paz e sossego Frieza, maciez e repouso Tristeza

Verde

Tranqüilidade e calma Paz e sossego Natureza Frieza e repouso


59

Tabela 35. continuação

Branco Pureza e limpeza Tédio e monotonia Brilho

Roxo Devoção e silêncio Solenidade Elegância

Amarelo Vitória e alegria

Marrom Infelicidade e desapontamento Terra e neutralidade

Preto Luto e solenidade Morte e desesperança Tristeza

9. PROJETO DE ILUMINAÇÃO – RECOMENDAÇÕES

Para salas que requerem níveis altos de iluminância, a cor dominante deve ter alta reflectância (cores claras). Similarmente, para ambientes que requerem baixos níveis de iluminância, deve-se preferir cores de média a baixa reflectância. A mistura de níveis de iluminância altos com superfícies escuras, e vice-versa, pode causar desconforto.

Ambientes amplos com superfícies de baixa reflectância dão a impressão de serem menores e ambientes pequenos com superfícies claras parecem ser maiores.

Contrastes fortes de cores brilhantes (como amarelo e laranja, por exemplo) são estimulantes, mas podem causar cansaço e irritação, tornam o tempo mais longo. Este tipo de combinação pode ser usado em ambientes de permanência curta, como banheiros, corredores e lancherias (fastfoods). Ao contrário, baixo contraste de cores é repousante e torna o tempo mais curto.

Cores quentes e excitantes tornam o ambiente estimulante e podem ser usadas em salas com baixas temperaturas (voltadas a sul no inverno), superfícies sem textura e muito silenciosas. Ao contrário, cores frias e tons pastel criam um ambiente de repouso e são adequadas para salas de orientação norte (insolação abundante), ruidosas e movimentadas e com superfícies texturizadas.

Em ambientes nos quais não se busca o estímulo ou excitamento, pode-se usar uma única cor (matiz) pode ser usada exclusivamente, mas variando-se a escala de valores (diferentes gradações de um mesmo matiz).

O contraste de duas cores puras pode ser usado em ambientes pequenos. Por exemplo, cores luminosas (vermelho, amarelo, etc.) são eficazes sobre fundos escuros e cores escuras são adequadas a espaços luminosos.

Quando se opta pelo uso de três matizes, dois deles devem estar relacionados. A terceira cor deve ser escolhida como complemento ou equilíbrio das duas primeiras.

O croma da cor é importante em ambientes comerciais, onde o usuário deve ser estimulado rapidamente. Por exemplo, vitrinas, letreiros e cartazes de lojas. Nestes casos, busca-se usar cores de alta saturação. Cores de baixa saturação (como os tons acinzentados das cores) são adequadas a ambientes que requerem tempo de exposição longo, como o interior de uma loja, para que o cliente permanece um tempo adequado para efetivar a compra.

A aparência, tamanho e posição de um objeto são afetados por sua cor. Cores quentes aproximam os objetos enquanto que cores frias o afastam. Uma cor brilhante faz um objeto parecer maior enquanto uma cor escura o torna menor.

Complementando o que foi exposto acima, é importante ter em mente que a aparência de um ambiente não depende apenas da cor de suas superfícies, mas também da cor da luz que ilumina tais superfícies.

9.1. ÁREAS SEM ABERTURAS

Poderá haver ambientes em que não é desejável a incidência de luz solar direta ou não, tal como em salas especiais de conservação de documentos raros, obras de artes, entre outras situações.


60

Nestes casos, a sensação de desconforto experimentada pela maioria das pessoas, quando separadas da luz natural por um longo período poderá ser atenuada proporcionando-se um nível de iluminâncias superior do que o necessário para a tarefa a ser desenvolvida no ambiente, sendo aconselhado um valor de aproximadamente 1.000 lux.

Sempre que for possível, providenciar aberturas estreitas e verticais para manter o contato com o mundo exterior (Philips, 1981, p.71).

9.2. RESIDÊNCIAS

O projeto baseia-se muita em preferências do usuário. A luz natural deve ser privilegiada e estar presente em todos os ambientes. Aceitam-se banheiros sem luz natural, mas usuários têm demonstrado uma resistência a este tipo de solução.

Para iluminação noturna, deve-se proporcionar iluminação geral conforme atividades previstas para os diversos ambientes e iluminação localizada de acordo com a decoração prevista. Desta forma, cria-se a possibilidade de modificar o caráter da iluminação, criando vários cenários que podem ser manipulados pelo morador.

A NB 57 estabelece os seguintes níveis de iluminâncias para residências, conforme o ambiente:

Tabela 36. Níveis de iluminância recomendados para ambientes residenciais segundo NB 57.

Ambientes residenciais Níveis de iluminância (lux)

Salas de estar 150

Dormitório 150

Banheiro 150

Cozinha 250 – 500

Espelho 250 – 500

Circulação, vestíbulo, garagem 100

Área de serviço 150

9.3. ESCOLAS

Para salas de aula, recomenda-se a captação de luz natural lateral, de preferência nas duas laterais da sala de aula.

A orientação recomendada é Sul-Norte.

Usar prateleiras de luz e brises para controle da luz natural incidente.

Para evitar ofuscamento no plano do quadro provocado por janelas laterais, recomenda-se que a abertura não se estenda até a parede que contém o quadro, ou prever um sistema de proteção solar interno que possa ser manipulado sempre que for necessário para evitar reflexões indesejáveis sobre a superfície do quadro.

Usar cores claras e opacas para paredes, teto e planos horizontais de carteiras e cadeiras. O piso deve ter reflectância entre 15 a 20 %.

A superfície que contém a lousa deve ser na cor verde e deve ser a maior superfície de exposição.

Quando for usado quadro branco com uso de canetas, este deve ser em tamanho menor e deve-se ter especial cuidado pois como sua superfície é brilhosa, reflexões são produzidas, causando fadiga visual.

A parede que contém estes elementos pode ser pintada em cor com reflectância levemente inferior do que as demais paredes e teto.

Usar a luz artificial em linhas paralelas à parede que contém as aberturas e que possam ser acionadas individualmente por linha. Prever um conjunto de luminárias paralelas ao plano do quadro que possam ser acionadas em separado.

Nível mínimo de iluminância de 300 lux e ótimo de 500 lux.

Os outros ambientes de escolas, tais como secretaria, biblioteca e corredores, seguem recomendações especificadas nos itens respectivos.


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9.4. EDIFÍCIOS DE ESCRITÓRIOS

Recomenda-se não utilizar cores escuras no mobiliário, divisórias, paredes e principalmente tetos. As superfícies podem seguir as seguintes reflectâncias:

Teto – 80 %

Paredes – 50 %

Mobiliário – 40%

Piso – 15 a 20 %

A melhor orientação para captação de luz solar é Sul (maior uniformidade de iluminação no decorrer do dia).

Não permitir a entrada luz solar direta, fazendo uso de prateleiras de luz e brises.

Usar sistemas automáticos de controle de fluxo luminoso que permita o acionamento do conjunto de luminárias em linhas paralelas à parede que contém as aberturas para iluminação natural.


9.5. BIBLIOTECAS

Recomenda-se iluminação uniforme em toda a área da biblioteca.

A iluminação zenital é uma estratégia adequada para alcançar uniformidade de iluminação, sempre que possível dispor-se da mesma e deve proporcionar luz difusa.

Iluminação natural preferencialmente captada da orientação Sul.

Uso de brises e prateleiras de luz para controle da incidência de luz solar direta.

Iluminação artificial localizada pode ser requerida em locais de consulta às obras.

Além da iluminação artificial localizada, a iluminação artificial geral deve seguir as mesmas recomendações de uniformidade da iluminação natural indireta.


9.6. MUSEUS

A luz natural deve ser sempre indireta, difusa e homogênea.

A iluminação zenital é recomendada de deve proporcionar luz difusa.

Luz artificial complementar será localizada e projetada de acordo com o tipo de obra sendo exposta (ressaltar texturas e cores).

Deve-se ter em mente que são as obras de arte que devem chamar atenção, pelo menos nos ambientes em que as mesmas estão expostas. Logo as demais superfícies devem ser neutras, foscas e com iluminação uniforme.

Quando houver iluminação natural lateral, localizar obras de arte em paredes opostas às aberturas e controlar a incidência de luz solar direta e evitar reflexões em tetos e pisos.

Nível mínimo de iluminância de 300 lux a 750 lux.

A Tabela 37 dá valores de iluminância recomendados para diferentes materiais sensíveis á luz.

Tabela 37. Iluminâncias máximas para alguns materiais expostos em museus (Fonte: Philips, 1989, p.91).

Materiais Iluminância recomendada (lux)

Objetos sem sensibilidade à luz 300 a 500 (considerar o calor emitido pela fonte)

Óleo, têmpera (quadros), marfim, osso, madeira (esculturas) 150 a 200

Aquarela e guache (quadros), tapeçaria e vestuários 50 a 75

O IRC da fonte de luz artificial deve ser máximo para permitir a fiel reprodução de cores das peças em observação.


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É desejável que as instalações de luz artificial sejam flexíveis, principalmente em espaços onde a exposição de objetos é freqüentemente alterada.

9.7. HOSPITAIS

Para os quartos de pacientes, deve-se evitar a incidência de luz solar direta sobre o leito dos pacientes, embora a luz solar direta seja desejável por questões de assepsia dos ambientes. Recomenda-se portanto o uso de brises móveis que poderão ser regulados conforme a necessidade.

As cores das superfícies são preferencialmente brancas (pra melhor visualização de sujeira) e lisas (para facilitar a limpeza). Isto é um inconveniente do ponto de vista da iluminação e os demais elementos que compõe o ambiente deverão ser pensados de maneira a não causar fadiga devido a decoração homogênea.

Para a luz artificial, o IRC deve ser máximo pois a coloração da pele pode ser indicativa do estado do paciente e a iluminação não pode prejudicar a análise de médicos e enfermeiras.

Nível de iluminância geral no quarto do paciente de 100 a 200 lux, com interruptor junto à entrada.

Nível de iluminância entre 100 a 300 lux na parte superior da cama do paciente, com luz difusa e luminância não maior do que 350 cd/m2, com interruptor ao alcance do paciente deitado.

Quanto aos corredores dos hospitais, em geral, não recebem iluminação natural. Não deve existir diferença substancial nos níveis de iluminância entre os quartos e os corredores. O nível de iluminância durante o dia deverá estar entre 200 e 300 lux. Durante a noite deverá ser reduzida para 3 a 5 lux. A iluminação artificial não deverá ser central e sim na lateral do corredor, indireta, a fim de não causar perturbação aos pacientes.

9.8. HOTÉIS, MOTÉIS E RESTAURANTES

A iluminação artificial noturna para as vias de acesso à entrada e ao estacionamento poderá estar localizada a uma altura entre 30 cm e 12 m. Na altura do chão recomenda-se uma iluminância mínima de 10 lux.

Deve-se ter em mente que a iluminação deverá ser tal que não confunda o cliente de tais ambientes, reservando-se a iluminação mais intensa para o acesso principal destes locais.

Para o vestíbulo, a atenção dos clientes deverá ser atraída para o balcão de recepção, portanto, tais locais terão maior iluminância. Deverão ser usados sistemas de controle para satisfazer as necessidades de iluminação diurna e noturna. Sempre que possível, tais ambientes devem fazer uso abundante da luz natural.

Para restaurantes, a iluminação natural é imprescindível para garantir a qualidade do ambiente. À noite, a iluminação artificial pode mudar significativamente o cenário de tais ambientes, criando a sensação de um ambiente completamente diferente (tudo dependerá da intenção do projetista). O IRC deverá ser alto, pois não poderá haver alteração na cor dos alimentos. Haverá uma iluminação geral do ambiente e uma iluminação localizada junto às mesas.

Os níveis e distribuição da luz dependerão fortemente dos efeitos buscados pelo projetista.

9.9. LOJAS

A iluminação é um fator fundamental na “venda” dos produtos, principalmente através das vitrinas. A iluminação de vitrinas dependerá do tipo de produto sendo exposto e do efeito que se busca com a iluminação. Em geral, a iluminação busca destacar alguma característica vendável do produto exposto.

Ferramentas, eletrodomésticos e materiais similares requerem uma iluminação difusa, com cor de luz branca.

Vestuários (roupas e sapatos) requerem uma iluminação uma iluminação geral acompanhada de uma iluminação localizada e perfeita reprodução de cores (alto IRC). Deve-se ter cuidado na escolha das iluminâncias, pois poderá haver roupas que mancham sob determinada iluminação (ver Tabela 37).

Para bijuterias e jóias, é requerida uma iluminação com reprodução perfeita de cores e com cor de luz quente.


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O sistema de iluminação deve ser flexível para adaptar-se a constante troca dos objetos que são expostos.

Com vitrinas que recebem iluminação natural (voltadas para a rua) deve-se protegê-las da incidência de luz solar direta e evitar reflexos indesejáveis nos vidros. A luminância das superfícies internas deverá ser suficientemente alta para evitar que a luz da rua interfira na visão dos objetos expostos. Uma forma de evitar reflexões nos vidros é incliná-los ligeiramente ou curvá-los de tal maneira que a reflexão seja dirigida para o chão e não para o campo de visão do pedestre.

As luminâncias recomendadas para vitrinas variam de 500 a 2.000 lux, dependendo do local onde a mesma se situa. Durante a noite, estes níveis podem ser reduzidos.

Dentro da loja, a iluminação geral é aceitável mas deve-se tomar cuidado para que haja alguma variação localizada para garantir variedade visual, principalmente se a loja for de grandes dimensões. Se a luz natural for admissível e disponível, pode ser usada de diferentes maneiras para criar o cenário que atraia os clientes, embora seu caráter de constante mutação possa representar um empecilho ao seu uso nessa situação.

A iluminação de objetos expostos não deve ser dirigida ao olho do observador: a fonte de luz não deve ser vista. Porém, em alguns casos, a visão da luminária pode ser um indicativo da importância do artigo sendo exposto.

Em supermercados a reprodução da cor e a iluminância abundante são fundamentais para garantir o conforto dos clientes e facilitar sua escolha, principalmente no caso de alimentos frescos (frutas, verduras e carnes).

Iluminação de emergência e segurança, para grandes áreas, também farão parte do projeto de iluminação e devem seguir normas pertinentes.

9.10. SALAS DE CONFERÊNCIA, AUDITÓRIOS E TEATROS

Nestes ambientes, muitas vezes a luz natural é completamente eliminada, pois devido ao tamanho grande destes ambientes e a necessidade de se ter penumbra e claridade intermitentes, o controle da luz natural torna-se difícil senão impossível.

Deve haver uma iluminação geral, para acesso e saída de tais ambientes, que permita a identificação e orientação rápida dos usuários. Uma iluminação localizada, junto ao piso, para permitir a fluxo das pessoas nos horários de penumbra. Finalmente, no palco, dependendo do tipo de atividade que será apresentada corresponderá a concepção da iluminação.

Para salas de conferências e auditórios, recomenda-se um equipamento junto ao conferencista para controlar o fluxo luminoso para demonstrações e apresentações de diapositivos e projeções. Para os painéis, deve ser providenciada iluminação localizada. Iluminação de emergência e segurança, para grandes áreas, também farão parte do projeto de iluminação e devem seguir normas pertinentes.

10. PLANEJAMENTO URBANO PARA INSOLAÇÃO E ILUMINAÇÃO NATURAL

A garantia de insolação aos usuários das edificações depende da morfologia urbana. Ruas estreitas, espaçamento entre edifícios insuficiente, janelas voltadas a paredes cegas ou poços de luz são fatores que dificultam ou até impedem a penetração de raios solares nas edificações. Isto gera ambientes insalubres e altamente consumidores de energia, pois requerem iluminação artificial contínua (Pereira, 1994, p.2).

Uma das formas de amenizar este tipo de problema está na configuração da malha urbana. A malha urbana implantada ortogonalmente ao sentido Norte-Sul permite insolação direta das vias no período entre a metade da manhã até a metade da tarde aproximadamente. Para o verão as ruas ficam praticamente sombreadas em boa parte do dia. Esta situação, se comparada com uma malha de implantação ortogonal Norte-Sul, apresenta melhor desempenho em relação à insolação.


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11. ILUMINAÇÃO ARTIFICIAL DO AMBIENTE URBANO

11.1. ILUMINAÇÃO PÚBLICA

Iluminação pública é entendida como a iluminação de vias para tráfego motorizado e para pedestres. Praças e parques são discutidos em item próprio mais adiante neste capítulo. A norma brasileira que fixa os requisitos mínimos para iluminação pública é a NBR 5101.

11.1.1. Lâmpadas recomendadas

As principais lâmpadas usadas em iluminação pública são: lâmpadas a vapor de sódio alta pressão (VSAP), lâmpadas a vapor de mercúrio (VM), lâmpadas multivapores metálicos (MVM) e lâmpadas de descarga a alta pressão (DAP).

A Tabela 38 apresenta as principais características dessas lâmpadas:

Tabela 38. Características principais de lâmpadas para iluminação pública (Fonte: Barbosa, 1998, p.21).

Lâmpada Eficiência

(lm/W) IRC Vida

média Equipamento

auxiliar Tempo

acendimento Tempo de

reacendimento Resistência Utilização

VSAP 83 a 125 20 16.000 a 24.000 h

Reator e ignitor

4 min 1 min Boa Vias públicas, túneis, trevos, rodovias, praças, calçadões, etc.

VM 44 a 55 40 9.000 a 15.000 h

Reator 4 min 5 min Boa Manutenção de pequenas redes onde já sejam utilizadas

MVM 70 a 100 60 a 93

15.000 h Reator e

ignitor 3 min 5 a 8 min Boa

Posição de funcionamento vertical

DAP 20 a 27 60 6.000 h 3 min 3 a 5 min Boa Posição vertical e horizontal, conforme especificação fabricante

Cada lâmpada determinará o tipo de luminária que poderá ser utilizado. A escolha da luminária deverá seguir as seguintes condições:

facilidade de instalação e manutenção;

devem ser fechadas, de material anticorrosivo e com pintura protetora;

vedação contra água;

permitir ventilação adequada da lâmpada;

baixo custo.

11.1.2. Requisitos básicos para iluminação pública

Os principais critérios de qualidade recomendados são uniformidade de luminância da superfície da via e ausência de ofuscamento.

Níveis de iluminância

A iluminação pública para vias de pedestres deve facilitar o reconhecimento facial a partir de uma distância que varia entre 4 m (1 lux no plano da face) a 10 m (3 lux no plano da face).

Escolha de lâmpadas e luminárias

Algumas recomendações (Barbosa, 1998, p.51):

utilizar preferencialmente as lâmpadas VSAP;

não utilizar lâmpadas com diferentes temperaturas de cor;

as lâmpadas de vapor de mercúrio devem ficar restritas à manutenção de iluminação existente;

a luminária deve ser escolhida de acordo com a lâmpada e o tipo de via onde estará inserida;


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utilizar luminária com equipamento incorporado para facilitar manutenção.

A Tabela 39 dá os níveis de iluminância recomendados segundo o volume de pedestres e o volume de veículos.

Tabela 39. Níveis de iluminância recomendados para vias públicas segundo NBR 5101 (Fonte: Barbosa, 1998, p.49).

Tipos de vias Volume de pedestres

Iluminância média mínima recomendada (lux)

Volume de veículos por hora (medido entre 18 e 21 horas)

150 a 500 501 a 1.200 Acima de 1.200

Principais

Leve 2 5 10

Médio 5 8 12

Intenso 10 12 16

Ligação

Leve 2 5 10

Médio 5 10 14

Intenso 10 14 17

Normais

Leve 2 5

Médio 5 8

Intenso 8 10

Locais

Leve 2 5

Médio 5 10

Intenso 10 14

Secundárias

Leve 2 2

Médio 4 5

Intenso

Especiais 10

Arteriais 20

Coletoras 20

Para a altura da montagem adota-se a seguinte regra prática:

Hm L e e 3 Hm

onde:

Hm é a altura da montagem da luminária;

L é a largura da pista mais acostamento;

E é o espaçamento entre postes.

A altura da montagem determinará o fluxo luminoso da fonte de luz (lâmpada) para evitar os efeitos de ofuscamento e de desuniformidade de luminâncias. A tabela abaixo dá a altura de montagem em função do fluxo luminoso.

Tabela 40. Altura de montagem de luminária em função de seu fluxo luminoso (Fonte: Barbosa, 1998, p.52).

Altura de montagem Hm Fluxo luminoso máximo (lm)

> 3 e até 4 m 6.500

> 4 e até 8 m 14.000

>8 e até 12 m 25.500

Acima de 12 m 46.500

Posicionamento da posteação

Vias não arborizadas

Posteação unilateral – quando a largura da pista L for igual ou menor do que a altura de montagem Hm da luminária.

Posteação bilateral alternada – quando a largura da pista L medir entre 1 a 1,6 vezes a altura de montagem Hm da luminária.

Posteação bilateral frente a frente – quando a largura da pista L for superior a 1,6 vezes a altura de montagem Hm da luminária.


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Posteação central – quando a largura da pista L é maior do que 1,6 vezes a altura de montagem Hm da luminária e a largura do canteiro central não ultrapassa 6 metros.

Iluminação de áreas novas

Arborização de pequeno porte e posteação – calçadas voltadas para Norte e para Oeste.

Arborização de médio e grande porte – calçadas voltadas para Sul e para Leste.

Vias arborizadas

Braço longo para área arborizada – vias sem posteação elétrica bilateral e onde a largura da via varie entre 6 a 12 m. Esse braço, com aproximadamente 5,6 m de projeção, deve ser utilizado com luminária fechada estampada e lâmpada tipo VSAP de 150 ou 250 W.

Luminária tipo suspensa – quando houver posteação elétrica bilateral. Usar lâmpada VSAP de 150 ou 250 W.

Poderá haver necessidade de iluminação complementar que estará fixada em postes de 4,5 m, auxiliando na iluminação de calçadas, canteiros centrais e da própria via, sempre que houver vegetação de grande porte e densa. Deverá ser locada preferencialmente junto ao meio-fio.

11.2. ILUMINAÇÃO DE MONUMENTOS

A iluminação de monumentos (edifícios históricos, igrejas, prédios oficiais, etc.) visa destacar, à noite, elementos arquitetônicos de valor histórico ou artístico.

Este tipo de iluminação não pode ser pensado isoladamente, uma vez que uma iluminação geral que não beneficie a valorização dos elementos a se querer destacar, influenciará de forma significativa a iluminação do foco principal.

Algumas sugestões de iluminação (OSRAM, 1979; Philips, 1981):

a quantidade e qualidade de iluminação que serão fornecidas dependem da cor e da textura do elemento a ser destacado, bem como a distância da qual tais detalhes serão observados;

se as vizinhanças e pano de fundo são escuros, uma quantidade de luz relativamente pequena será necessária para destacar o elemento;

quando o fundo possuir uma forte luminosidade pode-se aumentar a iluminação dirigida ao elemento (contraste de luminância) ou usar recurso de cor de luz diferenciada da cor de luz do fundo (contraste de cor), para destacar o elemento;

a posição de projetores deve ser tal que não seja percebida pelos observadores;

a iluminação deve ser direta, pois através das sombras geradas haverá a exposição de detalhes e texturas dos objetos a iluminar;

não buscar reproduzir a luz do dia e sim criar um “cenário noturno” que contraste com a impressão causada pelo elemento sob a luz do sol;

vegetação em torno do elemento pode ser explorada, pode-se colocar a fonte de luz entre a vegetação e o elemento a ser iluminado, desta forma as fontes de luz não serão vistas pelo observador e a silhueta escura da vegetação formará um contraste com a fachada iluminada;

água (espelho de água, lagoas, lago, etc.) pode ser explorada pela iluminação noturna através do reflexo ou não do elemento sobre sua superfície;

o uso de luz dinâmica, variando em intensidade e cor, pode ser um importante recurso decorativo para elementos referenciais dentro dos espaços urbanos.

11.2.1. Posicionamento e escolha dos projetores

Uma vez definida a posição principal de observação, segue-se as seguintes recomendações a seguir.


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Figura 46. Posicionamento de fontes de luz para prédio retangular (Fonte: Philips, 1981, p. 172)

Quanto mais alto o prédio, maior deverá ser a intensidade da fonte de luz.

11.2.2. Iluminâncias recomendadas

A natureza do material a ser iluminado indicará o nível de iluminância da fonte de luz:

A seguir são apresentadas algumas iluminâncias mínimas recomendadas para iluminação de fachadas de diferentes materiais.

Tabela 41. Níveis de iluminância recomendados de acordo com material da fachada (Fonte: Philips, 1981, p.174).

Material Iluminação da vizinhança

Pobremente iluminados Claramente iluminados

Estuque

Claro 30 120

Escuro 100 400

Pedra mole

Clara 40 160

Escura 80 320

Concreto

Claro 50 200

Escuro 80 320

Granito

Claro 50 200

Escuro 150 500

Tijolo

Claro 30 120

Escuro 150 500

Mármore

Claro 30 120

Escuro 300 900

Mármore pode apresentar uma faixa grande de texturas e reflectâncias, desde claro não polido até escuro polido. Aqui são considerados valores médios.

As fachadas secundárias deverão ser iluminadas com aproximadamente 50% dos valores adotados para a fachada principal, para caracterização tridimensional da construção. Pode-se optar pela diferenciação através da cor, em vez de iluminâncias.

11.3. PARQUES E JARDINS

O objetivo é acentuar a beleza do cenário e eliminar áreas escuras em uma cidade bem iluminada (segurança).

Deve-se levar em conta;

elementos importantes que se queira destacar;


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cores de árvores, folhagens e flores a serem iluminadas;

cor de luz mais adequada para produzir efeitos desejados;

locais que devem ter iluminação de segurança (caminhos e locais de permanência do público);

eventualidade ou permanência da instalação.

11.3.1. Iluminação de árvores e arbustos

À noite, a silhueta da árvore estará iluminada contra um fundo escuro (o céu), ao contrário do que ocorre durante o dia, onde o céu é que está iluminado. Este efeito poderá ser evidenciado usando-se uma iluminação de cima para baixo, sem deixar a vista as fontes de luz.

A fonte de luz poderá iluminar a copa da árvore ou iluminar apenas o tronco e a parte inferior da copa. O uso de luz monocromática produz bonitos efeitos e deve ser explorado.

Folhas com uma cor predominantemente amarela ou verde claro poderão ser iluminadas com luz de sódio amarela ou luz incandescente. Folhas verde-escuras ou verde-azuladas podem ser destacadas através de fontes de luz de mercúrio ou fluorescentes de cor verde. Os projetores devem ser localizados entre o público e o objeto a ser iluminado, evitando-se que a fonte de luz seja vista pelo observador.

11.3.2. Iluminação de arbustos e flores

Neste caso as luminárias serão vistas e devem ser especialmente desenhadas, fazendo parte da decoração do ambiente. Porém deve-se evitar que a luminária torne-se o foco principal do projeto, concorrendo com o próprio objeto que se deseja iluminar. Uma boa reprodução de cores é recomendada, pois se deseja revelar as cores de flores e folhagens. Lâmpadas incandescentes normais geralmente são as mais utilizadas, porém as mesmas devem ser robustas pois estarão expostas a choques ou vandalismo. No caso de flores, como em geral florescem apenas em um período limitado, sua iluminação também poderá ser temporária. Portanto a instalação deverá ser flexível e de fácil modificação.

11.3.3. Água

A iluminação de lagos, lagoas, espelhos de água ou piscinas poderão ser exploradas das mais diferentes formas. Em geral, lagos e lagoas podem servir como um espelho de um objeto (estátua, vegetação, recanto, etc.), neste caso sendo iluminado apenas o objeto em questão. Poderão ter iluminação própria refletida na água das mais diferentes formas. Piscinas e espelhos d’água podem ser iluminados de dentro para fora, o que produz um bonito efeito à noite.

11.4. ILUMINAÇÃO ESPORTIVA

Uma iluminação esportiva deverá (Philips, 1981, p.183):

dar condições adequadas de visibilidade aos jogadores, sem causar ofuscamento, de maneira a não interferir na velocidade ou precisão de seu desempenho;

dar boas condições visuais aos espectadores, de maneira que o jogo possa ser acompanhado com o mínimo esforço;

dar condições de registro do evento pelos diferentes meios de comunicação presentes.

11.4.1. Níveis de iluminância

Os níveis de iluminância recomendados de acordo com a atividade esportiva sendo desenvolvida é dado na tabela a seguir. Também é apresentada a relação entre a mínima iluminância e a máxima iluminância no plano onde se desenvolve a atividade esportiva (uniformidade de iluminação) (vide Tabela 42).

11.4.2. Reflectâncias das superfícies

Em ginásios, grandes diferenças de reflectâncias entre as superfícies deverão ser evitadas. Não deverão ser usados materiais ou tintas brilhantes para o acabamento dessas superfícies. As reflectâncias preferidas são:


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paredes – 0,3 a 0,6 tetos – acima de 0,6 pisos – acima de 0,25

deve-se evitar a entrada de luz solar direta, principalmente sobre a área do jogo. Da mesma forma, porções do céu vistas através de aberturas podem distrair ou causar fadiga em jogadores e público, por isso devem ser evitadas.

Tabela 42. Iluminâncias mínimas recomendadas para iluminação esportiva (Fonte: Philips, 1981, p. 184).

Tipo de esporte Iluminância horizontal (lux) Uniformidade (Emin / Emédio)

Treinamento Competição Treinamento Competição

Futebol 75 200 – 600* 1:3 1:1,5

Ginástica 75 150 1:2 1:1,5

Voleibol (interno) 200 400 1:2 1:1,5

Natação (interno/externo) 200 400 1:2 1:1,5

Saltos ornamentais (interno/externo) 200 500 1:2 1:1,5

Patinação 9interno) 150 300 1:3 1:1,5

Tênis (interno/externo) 200 400 – 600* 1:2 1:1,5

Corrida de cavalos 100 150 1:3 1:3

Exibição de salto de cavalos 200 400 1:2 1:1,5

Boliche 200 200 1:2 1:2

* dependendo da distância máxima do público até o centro do campo

11.4.3. Posição de luminárias

Piscinas internas

O objetivo é impedir qualquer reflexão sobre a água e obter uma iluminação o mais homogênea possível , sem causar ofuscamento nos competidores e público. Recomenda-se as seguintes soluções:

uma linha de lâmpadas fluorescentes com distribuição difusa ou distribuição para baixo, instaladas em fileiras contínuas;

iluminação indireta usando projetores contra a parede, equipados com lâmpadas de tungstênio-halogênio ou uma combinação de lâmpadas de mercúrio a vapor metálico e lâmpadas de sódio de alta pressão;

uma combinação das duas soluções anteriores, com iluminação direta, usando-se lâmpadas fluorescentes em volta da área da piscina, e uma iluminação indireta contra as paredes, para iluminar a parte central da piscina através de reflexão no teto;

Figura 47. Possíveis iluminações para piscina interna e externa (Fonte: Philips, 1981, p. 190, 191 e 197)

iluminação direta com fontes de luz concentradas (incandescente halógena, vapor metálico ou sódio de alta pressão);


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Iluminação subaquática pode complementar as soluções acima através de lâmpadas incandescentes, lâmpadas de vapor metálico ou lâmpadas de sódio de alta pressão colocadas nos lados longitudinais da piscina, instaladas entre 0,5 a 1 m abaixo do nível da água. Para piscinas mais fundas, outra linha de luminárias deverá ser instalada a 3 m de profundidade.

Piscinas externas

Podem ser usados quatro torres de iluminação laterais a base de lâmpadas de tungstênio-halogênio ou lâmpadas de vapor metálico de alta pressão, a uma altura de 12 a 35 m, dependendo da distância da piscina à base dos postes.

Estádios de futebol

Existem duas alternativas básicas: sistema quatro cantos e sistema lateral.

As lâmpadas de vapor metálico são as mais indicadas para a iluminação, devido a sua eficiência e sua temperatura de cor (boa reprodução de cores). Lâmpadas de vapor de sódio também podem ser utilizadas quando a reprodução de cor não for importante.

A altura de montagem varia com a distância ao centro do campo.

Figura 48. Iluminação de campos de futebol de treino ou recreação (Fonte: Philips, 1981, p.195)

Tênis

Usam-se quatro postes com altura entre 10 a 12 metros, que podem iluminar duas quadras simultaneamente.

Figura 49. Iluminação de quadras de tênis (Fonte: Philips, 1981, p.196)


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12. BIBLIOGRAFIA

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