TE163 Eletrotécnica Aula_05 - BIANCHIN

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TE163 Eletrotécnica
Prof. Carlos Gabriel Bianchin
bianchin@ufpr.br
Aula 5
Projeto Luminotécnico
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Projeto de Iluminação
Por que é importante?
Proteção à visão
Melhora a visualização de detalhes
Valoriza áreas
Proporciona mais conforto, bem-estar e segurança 
Projeto de Iluminação
O que é luz?
Luz é a radiação eletromagnética capaz de produzir uma sensação visual para o olho humano
Fluxo Luminoso: É a radiação total da fonte luminosa, entre os limites de comprimento de onda (380 a 780 nm)
O fluxo luminoso é a quantidade de luz emitida por uma fonte, medida em lúmens, na tensão nominal de funcionamento
Projeto de Iluminação
Iluminância: A iluminação artificial está regulamentada pela NBR 5413/92. Esta norma tem por objetivo:
“Estabelecer os valores de iluminâncias médias mínimas em serviço para iluminação artificial, onde se realizem atividades de comércio, indústria, ensino, esporte e outras”.
E: Iluminância em lux
F: Fluxo luminoso em lumens (lm)
S: Área em m²
 
Então: Uma superfície de 1m² iluminada perpendicularmente por uma fonte de luz com fluxo de 1 lm apresenta iluminância de 1 lux
Projeto de Iluminação
Intensidade Luminosa: É o fluxo luminoso irradiado na direção de um determinado ponto. Esta direção é representada por vetores, cujo comprimento indica a intensidade luminosa. A unidade para intensidade luminosa é Candela (cd)
Projeto de Iluminação
Luminância: É a intensidade luminosa que emana de uma superfície, pela sua superfície aparente. A luminância depende tanto do nível iluminação ou iluminância, quanto das características de reflexão das superfícies.
L: Luminância (cd/m²)
I: Intensidade luminosa (cd)
S: Área da superfície iluminada (m²)
α: ângulo entre a superfície iluminada e a vertical, que é ortogonal à direção do fluxo luminoso
Projeto de Iluminação
Como é difícil medir-se a Intensidade Luminosa que provém de um corpo não radiante (através de reflexão), pode-se recorrer a outra fórmula:
L: Luminância (cd/m²)
ρ: Refletância ou coeficiente de reflexão
E: Iluminância sobre a superfície (lux)
Projeto de Iluminação
Eficiência Luminosa: É a relação entre o fluxo luminoso em lumens fornecido pela lâmpada e o seu consumo em Watts.
Projeto de Iluminação
Eficiência Luminosa: É a relação entre o fluxo luminoso em lumens fornecido pela lâmpada e o seu consumo em Watts.
Projeto de Iluminação
Temperatura de cor: 
 Temperatura de Cor é dada em K (Kelvin). 
 Quanto mais claro o branco (semelhante à luz diurna ao meio-dia), maior é a Temperatura de Cor (aproximadamente 6500K), porém a sensação é o oposto – quanto maior a temperatura de cor, mais fria é a sensação da lâmpada. 
 A luz amarelada, como de uma lâmpada incandescente, está em torno de 2700 K. “Sensação de lâmpada quente”
 A cor da luz em nada interfere na Eficiência Energética da lâmpada, não sendo válida a impressão de que quanto mais clara, mais potente é a lâmpada.
Projeto de Iluminação
Temperatura de cor
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Temperatura de cor
Índice de Reprodução de Cor:
O IRC serve para medir o quanto de luz artificial consegue imitar a luz natural. O IRC de 100% seria como um dia claro de sol no verão por volta do meio dia. Desta forma, quanto mais próximo de 100% for o IRC de uma fonte de luz artificial, mais próxima da luz natural estará, ou seja reproduzirá mais fielmente as cores e, quanto menor for este índice pior será a reprodução de cores. 
Lâmpadas Incandescentes:
A luz deste tipo de lâmpada é proveniente de um filamento metálico (o tungstênio), alojado no interior de um bulbo de vidro sob vácuo ou com gases quimicamente inertes em seu interior.
Possui rosca (chamada rosca tipo Edison), que poderá ser utilizada em soquetes de diversos diâmetros (Mais comum E-27).
Projeto de Iluminação
Proibida venda desde junho de 2016 para lâmpadas fluorescentes comuns. Ainda estão a venda as incandescentes decorativas. Inventada por Thomas Edison em 21 de outubro de 1879
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Lâmpadas Incandescentes:
Projeto de Iluminação
Proibida venda desde junho de 2016 para lâmpadas fluorescentes comuns. Ainda estão a venda as incandescentes decorativas
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Lâmpadas Fluorescentes
Podem ser de vários tipos:
Lineares: utilizadas principalmente em ambientes de escritórios, comerciais e salas de aula;
Circulares: são utilizadas em ambientes comerciais, mas já possuem grande utilização doméstica, pois algumas podem até substituir as lâmpadas incandescentes comuns;
Compactas: aplicação doméstica, pois substituem as incandescentes
Projeto de Iluminação
Lâmpadas Fluorescentes:
Projeto de Iluminação
LâMPADAS
Lâmpadas de Descarga: Vapor de sódio a baixa pressão
Tem como vantagens a elevada eficiência, grande vida útil e uma luminância de 7,5 a 14 cd/cm2;
Como desvantagem tem a radiação luminosa quase monocromática (luz amarela), o que resulta em um baixíssimo IRC(~20), alterando a cor dos corpos;
Atinge 80% de seu fluxo luminoso em aproximadamente 5 min.
Dada sua alta luminância, deve ser instalada de 8 a 15 m de altura.
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Projeto de Iluminação
LâMPADAS
Lâmpadas de Descarga: Vapor de sódio a alta pressão
São lâmpadas com uma maior quantidade de sódio. Tem a necessidade de se utilizar ignitor para a partida(~3kV);
A luz emitida é “branco-ouro”, mas ainda com baixo IRC;
Possui elevada vida útil;
Tem elevada luminância, de 300 a 600 cd/cm2;
As lâmpadas de 250/400W são montadas entre 6 e 10 m de altura e de 15 a 30 m para potências superiores.
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Projeto de Iluminação
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Lâmpadas de Descarga: Lâmpadas a multivapores metálicos
A adição de certos compostos metálicos halogenados ao mercúrio (iodetos e brometos) permite tornar contínuo o espectro radiante, obtendo um excelente IRC.
As lâmpadas podem ou não possuir material fluorescente no bulbo e possuem alto rendimento e vida útil.
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Projeto de Iluminação
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Lâmpadas de Descarga: Lâmpadas a multivapores metálicos
São especialmente recomendadas quando se requer uma boa reprodução de cor associado a um elevado fluxo luminoso, como estádios, ginásios, iluminação de fachadas, etc;
Requer ignitor de partida e eventual capacitor para melhorar o fator de potência.
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Projeto de Iluminação
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LEDs
LED: Light Emissor Diode (diodo emissor de luz);
Há menos de cinco-sete anos, o led só era usado como indicador luminoso em aparelhos;
Com a evolução, ele deixou de ser um marcador para se transformar num emissor de luz visível, e a cada ano os módulos de LED aumentam cada vez mais seu fluxo luminoso.
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Projeto de Iluminação
LâMPADAS
LEDs
Características:
Não possuem filamentos nem descarga elétrica;
Trabalham em baixa tensão, normalmente 5 ou 12 volts (utilizam fontes internas às lâmpadas para serem ligadas às redes 127V/220V);
Grande eficiência energética;
Vantagem de não emitir radiações infravermelhas* e ultravioleta;
Cores variadas
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Projeto de Iluminação
Lâmpadas LEDs Vantagens
• Baixo consumo de energia: Estas lâmpadas apresentam maior eficiência energética do que as Lâmpadas incandescentes e halógenas. 
• Elevada vida útil: A vida útil de uma LED pode chegar a mais de 50.000 horas de vida útil, quase 50x mais do que as lâmpadas incandescentes, fluorescente e halógenas. 
• Não geram calor: Como não possuem raios infravermelhos a quantidade de calor emitida é mínima, configurando como lâmpadas frias.
• Ausência de ultravioleta: Não emitem radiação ultravioleta sendo ideais para aplicações onde este tipo de radiação é indesejada.
• Resistência a impactos e vibrações: Utiliza tecnologia de estado sólido, portanto, sem filamentos, vidros, entre outros materiais. Permitindo que a lâmpada seja mais robusta e resistente a impactos, podendoser instalada em ambientes com vibrações e variações de temperatura.
• Maior facilidade de descarte: Como não possuem vidro, filamentos metálicos, mercúrio ou outras substâncias tóxicas em sua composição não necessitam de tratamentos especiais na fabricação e descarte. O alumínio e o aço utilizados em sua estrutura podem ser reciclados.
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Lâmpadas LEDs Desvantagens
• Custo em geral mais elevado que outros tipos de lâmpada: Como dito anteriormente o custo de uma lâmpada de LED ainda é superior ao custo de outras lâmpadas. 
• Dependência de componentes importados: Parte da matéria-prima utilizada na fabricação das lâmpadas ainda é importada.
• Adaptação para luminárias existentes: nem sempre a luminária que você já possui consegue se adaptar a uma lâmpada de LED, assim, antes de fazer a troca é preciso verificar esse item para que a substituição se justifique.
• Qualidade de Energia Elétrica: As Lâmpadas de LED geram interferências eletromagnéticas que degradam a qualidade de energia elétrica.
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LEDs
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Projeto de Iluminação
LâMPADAS LED
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Projeto de Iluminação
Luminárias LED
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LED alta potência
Projeto de Iluminação
(GONÇALVES, 2012)
Determinação dos objetivos da iluminação
Levantamento das dimensões físicas do local
Análise dos fatores de influência na qualidade da iluminação
Cálculo da iluminação geral (exemplo método dos lúmens)
Adequação dos resultados do projeto
Cálculo de controle
Definição dos pontos de iluminação
(GONÇALVES, 2012)
(GONÇALVES, 2012)
(GONÇALVES, 2012)
(GONÇALVES, 2012)
(GONÇALVES, 2012)
(GONÇALVES, 2012)
Exemplo cálculo iluminação pelo método dos Lúmens (ou Fluxo Luminoso)
Seja um salão comercial com largura 12m e comprimento de 42m, pé direito de 4,6m, teto branco, parede opaca e piso escuro. As atividades realizadas no local são de alta precisão e requerem uma iluminância de 1500 lux. As atividades são realizadas sobre mesas a altura de 1,0m. Pretende-se instalar luminárias com 4 lâmpadas de 32W cujo fluxo luminoso é de 11.800 lúmens. As luminárias serão montadas a 3,8m do chão. Considerar ambiente limpo e manutenção a cada 5.000 horas. Calcule o número de luminárias necessárias. 
Código de refletância
Fator de utilização (u)
Fator de Depreciação (d)
10 minutos pra resolver
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l=12m, c=42m, hpédireito=4,6m, hluminária=3,8m, hmesa=1,0m, E=1500 lux, Φ1lumin=11.800 lúmens. 
- teto branco, parede opaca e piso escuro
- Considerar ambiente limpo e manutenção a cada 5.000 horas. 
- Calcule o número de luminárias necessárias. 
Código de refletância
Coeficiente de utilização (u)
=2,45
Cálculo de k:
Pode-se arredondar e achar o número mais próximo na tabela ou interpolar os valores da tabela para determinar o coeficiente de utilização
l=12m, c=42m, hpédireito=4,6m, hluminária=3,8m, hmesa=1,0m, E=1500 lux, Φ1lumin=11.800 lúmens. 
- teto branco, parede opaca e piso escuro
- Considerar ambiente limpo e manutenção a cada 5.000 horas. 
- Calcule o número de luminárias necessárias. 
Código de refletância
Coeficiente de utilização (u)
Cálculo de Φ :
Fator de Depreciação (d)
1.065.798,81 lúmens
l=12m, c=42m, hpédireito=4,6m, hluminária=3,8m, hmesa=1,0m, E=1500 lux, Φ1lumin=11.800 lúmens. 
- teto branco, parede opaca e piso escuro
- Considerar ambiente limpo e manutenção a cada 5.000 horas. 
- Calcule o número de luminárias necessárias. 
Cálculo de controle:
=1512lux
OK, pois é maior que 1500 lux
Quantidade de Luminárias:
Distância entre luminárias largura = 42m/19luminárias=2,21m
Distância entre luminárias comprimento = 12m/5luminárias=2,4m
Cálculo de controle:
19 x 5 luminárias = 95
2,21m
1,11m
2,4m
1,2m
=1578lux
OK, pois é maior que 1500 lux
Distribuição das Luminárias
Exercícios Aula 5
Quais as vantagens e desvantagens das lâmpadas LED?
Seja um escritório com largura 10m e comprimento de 15m, pé direito de 3,0m, teto branco, parede opaca e piso escuro. As atividades realizadas no local requerem uma iluminância de 500 lux. As atividades são realizadas sobre mesas a altura de 1,0m. Pretende-se instalar luminárias com 4 lâmpadas de 32W cujo fluxo luminoso é de 11.800 lúmens. As luminárias serão montadas diretamente no teto a 3,0m. Considerar ambiente limpo e manutenção a cada 5.000 horas. Utilizando o Método do Fluxo Luminoso, calcule o número de luminárias necessárias. Utilizar as mesmas tabelas e formulas do exemplo apresentado em aula.
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lux
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