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Cálculo Luminotécnico | Definições e como fazer o cálculo de forma
fácil Nos nossos outros posts sobre os projetos
luminotécnicos nós não falamos no cálculo luminotécnico. Até agora, o foco
eram os tipos de iluminação, temperaturas de cor, etc.
No entanto, esse cálculo é uma parte importante do planejamento da
iluminação. A essa altura nós já sabemos a importância de uma
boa iluminação. Ela é essencial para garantir que você consiga fazer o que
deseja no ambiente. Ou seja, se o foco é o estudo, a iluminação ideal poderá
ajudar a tornar o ambiente apropriado para a tarefa. Dessa forma, é possível fazer um planejamento
detalhado das funções de cada cômodo. Para então pensar na forma mais
adequada de criar a iluminação de cada um deles. Neste post nós partimos para algo mais
específico. O cálculo de iluminação ou cálculo luminotécnico é essencial para
garantir que o ambiente receba iluminação o suficiente. A depender do número
de lâmpadas escolhidas.
Por tanto, nós falaremos um pouco mais sobre esse
cálculo e como você pode fazê-lo em casa. Para garantir que todos os cômodos
do seu imóvel tenham uma iluminação perfeita.
Antes de começar a entrar nos números e fazer os
cálculos, é necessário entender alguns conceitos. Esses nomes serão
frequentemente utilizados durante os cálculos como variáveis. Logo, é
essencial que você saiba a que cada um deles se refere. Fluxo luminoso: O fluxo luminoso é
a quantidade de luz que será emitida por uma fonte de luz em um ambiente (lm)
Intensidade luminosa: Como o próprio nome sugere, é a intensidade de
luz em uma direção. Iluminância: A iluminância é o fluxo luminoso do ambiente por área. Para
descobrir esse valor apenas é necessário dividir o fluxo luminoso pela área
do local. Esses conceitos estarão presentes nas fórmulas a
seguir. E são importantes para fazer o cálculo corretamente. Por tanto
lembre-se deles.
Saber a quantidade de luz necessária para
iluminar um local de forma uniforme não é simples. Para resolver a situação
foi criada a ABNT NBR ISSO/CIE 8995-1:2013. Que basicamente é a norma com os
níveis de iluminância ideal para cada ação. Por exemplo, você precisa de mais iluminação para
procurar um objeto do que para digitar em um teclado. Logo, essa normal busca
listar a quantidade de lux (fluxo luminoso) ideal para cada ação nos
diferentes ambientes. Veja alguns exemplos:
Por tanto, o lux servirá para pedir a quantidade
de luz necessária para realizar determinadas tarefas. Desde as mais básicas
as mais complexas. Sendo assim, você poderá saber de quanto iluminação cada
espaço precisa.
O fluxo luminoso ou flux é uma parte importante
do cálculo luminotécnico. Ele é calculado através de uma fórmula com
diferentes variáveis. LM (Fluxo luminoso no ambiente) / m² do local =
lux total do ambiente Para utilizar a fórmula é necessário saber qual
tipo de iluminação você irá utilizar. Vamos supor que você escolha uma
luminária da marca X que fornece 700 lumens. Para completar as informações,
suponhamos que você possua um ambiente de 5 m². Logo, quando jogamos os dados
que temos na fórmula, podemos observar o seguinte: 700 lm / 5 = 140 lux A ABNT recomenda que cada ambiente possua no
mínimo 50 lux de iluminação. Porém, esse valor irá
variar a depender do que você pretende fazer no ambiente. Segue uma tabela de
luz recomendado de forma mais geral:
Vale lembrar que essa não é a única forma de
fazer o cálculo luminotécnico. Ao invés de tentar descobrir se uma luminária
especifica possui a quantidade de lumens adequada, você pode primeiramente
buscar saber a quantidade recomendada de lumens para um ambiente especifico. Dessa forma, você apenas precisará comprar
lâmpadas o suficiente para o valor total de lúmens. Vamos imaginar um ambiente onde eu estou fazendo
atividades básicas por algumas horas. A ABNT me diz que eu preciso de ao
menos 250 lux para fazer essa atividade. Logo, nossa fórmula ficará da
seguinte forma. X LM/ 5 m² = 250 250 x 5 = 1250 lm 2 lâmpadas que emitem cerca de 600 lúmens será o
suficiente para iluminar o nosso ambiente. Uma vez que a soma das duas
fornecerá 1200 lm.
A versão anterior é a simplificada, e há uma mais
completa com um maior número de variáveis. O objetivo desta equação é
descobrir a quantidade de luminárias necessárias para iluminar um ambiente. Este valor ainda será de acordo com as normas da
ABNT de necessidade de iluminância. Esse valor como nós vimos, depende da
atividade que será executada no ambiente. Sendo que, quanto mais detalhado o
trabalho, maior a necessidade de iluminância.
Onde:
O próximo passo será escolher a luminária que
será usada. Como falamos em nossos outros posts, que você pode acessar clicando
aqui. Há diversos fatores que
influenciam a escolha da luminária. Entre eles estão o tipo de iluminação, sendo
direta ou indireta. A temperatura de cor da luz, podendo ser fria ou quente.
O espaço disponível no ambiente, a decoração, a posição dos móveis. Todos
esses fatores devem ser analisados para escolher as luminárias. Porém, uma vez que a escolha esteja feita,
poderemos calcular o número de lâmpadas necessárias com a seguinte fórmula.
Utilizando as informações encontradas na embalagem ou caixa da lâmpada
escolhida. Com o valor do fluxo luminoso, você deverá
aplicar as variáveis à seguinte fórmula: Número de luminárias = Fluxo luminoso total /
Fluxo luminoso de cada luminária
A escolha das lâmpadas também é essencial durante
esse processo. O ideal é achar uma lâmpada com boa duração, que não consuma
muito energia e que seja suficiente para iluminar o ambiente. Diferentes
lâmpadas terão também IRC diferente. Você lembra do IRC? De forma resumida, o IRC ou
índice de reprodução de cores representa o quão fiel são as cores de um
objeto sobre determinada luz.
Logo, é importante que a lâmpada escolhida possua
um bom IRC. Principalmente se elas forem utilizadas para ambientes como
escritórios, que requerem uma melhor visualização. Ou até mesmo uma loja ou
cozinha. Voltando as lâmpadas, existe alguns modelos principais:
As lâmpadas incandescentes não são tão utilizadas
hoje em dia, pois elas provocam aquecimento, tem menor durabilidade e são
mais sensíveis. No entanto, justamente devido ao fato de sua qualidade não
ser das melhores, o preço é baixo. Isto é o suficiente para atrair compradores. É
esperado que as lâmpadas incandescentes durem entre 600 a
1000 horas apenas. Um lado positivo desse tipo de lâmpada, é que seu IRC é
bastante alto, 100%.
As lâmpadas fluorescentes surgiram para
substituir as incandescentes. Elas duram muito mais e têm um ótimo
custo-benefício. Outro fator é a sua eficiência luminosa, que chega a 104 W. Apesar das vantagens, esse tipo de lâmpada é
relativamente barato e pode ser encontrado com facilidade. Seu IRC é um pouco
inferior, ficando entre 70 e 95%. No entanto, ela continua sendo uma melhor
opção comparada a incandescente.
Um dos grandes benefícios da lâmpada de LED é a
economia de energia. Além disso, elas tendem a ser menores e mais discretas
que as outras lâmpadas. Sua duração pode chegar a 50.000 horas. Um ponto interessante é que as lâmpadas de LED
conseguem replicar tanto a temperatura quente quanto a fria. Para saber qual
tipo você está cobrando, cheque a embalagem. Seu IRC é de 50 a 90%. Ao escolher a lâmpada certa você irá garantir
maior durabilidade, e menos gasto de dinheiro futuro com possíveis reparos.
Logo, as vezes pagar um pouco mais por uma lâmpada de qualidade irá valer a
pena a longo prazo.
Nós já sabemos que para fazer um bom projeto
luminotécnico é preciso fazer o cálculo luminotécnico. Além disso, sabemos
que os tipos de lâmpada são importantes. Visto que elas podem durar mais
tempo, ter um melhor IRC, entre outras vantagens. Mesmo assim, há alguns truques que você pode ter
em mente na hora de planejar a iluminação do seu cômodo. Eles irão garantir
que a chance de erro seja mínima.
Neste post nós discutimos um pouco sobre como o
cálculo luminotécnico ou cálculo de iluminação pode ser feito. Também falamos
brevemente sobre alguns conceitos, para que as variáveis das fórmulas
fizessem sentindo. Em resumo, vimos que:
Nesta fase, é necessário levar em consideração o
tipo de iluminação, temperatura de cor e espaço disponível. Uma vez que esses
fatores irão influenciar na escolha da luminária. Que por sua vez, irá
influenciar no fluxo luminoso. Afinal, você finalmente aprendeu a fazer o
cálculo luminotécnico? Deixe um comentário nos contanto se as informações
deste post foram úteis para você! O que é Fluxo Luminoso? lO que é Fluxo Luminoso? Símbolo: Unidade: lúmen (lm) O conceito de fluxo luminoso é de grande
importância para os estudos de iluminação. O fluxo luminoso é uma grandeza fotométrica
derivada da intensidade luminosa. O conceito de fluxo luminoso está estreitamente
ligado com a capacidade do homem de ver, pois a luz é uma forma de energia
radiante que é percebida pelo homem e sua interação com o indivíduo está
vinculada ao estudo experimental da sensibilidade visual do olho humano. Compreender seu comportamento físico é imperativo
para o especialista em luminotécnica. O fluxo luminoso está contido no fluxo energético
(ou fluxo radiante) e este, por sua vez, é uma energia resultante da radiação
(energia radiante). O fluxo energético é uma grandeza que corresponde
a um trabalho na unidade de tempo e, portanto, sua unidade de medida
corresponde a de uma potência expressa em watts. Isto permite inferir que o fluxo luminoso é uma
potência luminosa. Entretanto, se o fluxo luminoso é uma potência
luminosa, surge a pergunta: por que também não é expresso em watts? Em princípio a resposta é afirmativa. O problema está no fato de que sua grandeza está
associada com o estímulo que provoca na visão e nesse caso a unidade deve
refletir essa associação. Sabe-se que a sensibilidade do olho humano reage
ao estímulo visual de forma diferenciada, segundo o comprimento de onda da
radiação. Apesar de que a visão varie de indivíduo a
indivíduo, a Comissão Internacional de Iluminação estabeleceu a curva da
eficácia luminosa espectral relativo para o observador padrão (baseado em
estudo estatístico do comportamento médio do olho humano). Desta forma, a energia radiante ao incidir sobre
a retina estimula-a de forma proporcional aos valores contidos no quadro
mencionado. A figura a seguir permite compreender a conexão
entre energia radiante e o fluxo luminoso, no qual a eficiência luminosa
espectral relativa age como um filtro para a energia radiante, isto é, sua
correspondência entre os valores relativos V (λ) e os comprimentos de onda (λ) respectivos, permite que se possa avaliar o efeito visual da energia
radiante.
Portanto, o fluxo luminoso representa uma
potência luminosa emitida ou observada, ou ainda, representa a energia
emitida ou refletida, por segundo, em todas as direções, sob a forma de luz. Veja também: Análise Completa
da NBR 5413. Sua unidade é o lúmen [lm].
Em uma analogia com a hidráulica seria como um chafariz esférico, dotado de
inúmeros furos na sua superfície. Os raios luminosos corresponderiam aos esguichos
de água dirigidos a todas as direções e decorrentes destes furos.
A definição rigorosa de fluxo luminoso é a de uma
grandeza derivada do fluxo radiante Φe, pela avaliação da radiação,
de acordo com a sua ação sobre o observador fotométrico padrão CIE. Em termos matemáticos é:
Onde:
Os limites mínimo e máximo da integral
correspondem a limitação da visão do olho humano (380-780 nm). O coeficiente de 683 lm/W
não depende das unidades escolhidas e significa que uma radiação
monocromática de comprimento de onda igual a 555 nm
e de 1 W, equivale a 683 lumens. Este valor é teoricamente o maior rendimento que
pode ser obtido de uma fonte luminosa que emite uma luz monocromática com
comprimento de onda de 555 nm (corresponde,
grosseiramente, a uma cor verde-amarela). Na prática, as fontes luminosas, salvo para fins especiais, não são monocromáticas e sua energia se distribui ao longo do espectro. Em função disto, o seu valor se reduz muito. NBR 5413 – Iluminância de
Interiores A norma NBR 5413 – Iluminância
de Interiores estabelece os valores de
iluminâncias médias mínimas em serviço para iluminação artificial em
interiores, onde se realizem atividades de comércio, indústria, ensino,
esporte e outras. Faça o download totalmente
livre de vírus, fizemos questão de fazer o upload depois de um vasto
escaneamento: Download da NBR 5413/92 – Iluminância de
Interiores Nós da Engenharia em
Planilhas, disponibilizamos uma planilha super automatizada para
cálculo luminotécnico que segue a NBR 5413. Vídeo Resumo do Artigo A seguir, vamos destrinchar
todos os pontos da norma e comentar os principais aspectos técnicos de
iluminação encontrados: 1) Objetivo da NBR 5413 Esta Norma da ABNT dita a
quantidade de iluminâncias médias mínimas em serviço para a adequada
iluminação artificial em interiores, para ambientes que se realizem
atividades de indústria, esporte, comércio, residência, indústria, ensino e
diversas outras. 2) Documentos Complementares Para o uso mais aprofundado da
norma, é importante que haja o devido domínio das outras seguintes normas de
iluminação: ·
NBR 5382
– Verificação da iluminância de interiores – Método de ensaio ·
NBR 5461
– Iluminação – Terminologia Na primeira, se destaca a
importância de se conhecer como é medida a iluminância de ambientes
interiores de formatos retangulares, a aparelhagem que se usa e como se
dispõem as fotocélulas. Já a segunda se mostra muito
mais elaborada no intuito de definir termos gerais relacionados a iluminação,
ou seja, vai comentar assuntos relacionados ao universo de iluminação. Ambas as leituras são
importantes para a especialização na área mas não
fundamentais para o entendimento da NBR 5413. 3) Definições As seguintes definições
apresentadas pela norma, vão entrar no hall de conhecimentos mínimos
necessários para o entendimento de iluminação de interiores. 3.1) Iluminância (E) Limite da razão do fluxo
luminoso recebido pela superfície em torno de um ponto considerado, para a
área da superfície quando esta tende para zero. Nota: A iluminância em serviço
é determinada segundo a NBR 5382. Trata-se em outras palavras,
de um fluxo luminoso que incide em uma área medida em m², quando esta é
muitíssimo pequena. A unidade de Iluminância é
chamada de lúmen e quando o fluxo de 1 lúmen “bate” perpendicularmente sobre
uma área de 1 m² nós temos uma grandeza de luminância (sem o “i” antes do
“l”), ou seja, 1 lux.
Os aparelhos que medem a
iluminância de um ambiente são chamado de
“luxímetro”. 3.2) Campo de trabalho (ou “Plano de Trabalho”) Superfície cuja região, exige
condições de iluminância adequadas ao trabalho visual a ser desenvolvido. O plano de trabalho pode ser o
piso, uma mesa de escritório, uma gôndola de mercadoria, uma estante de uma
biblioteca ou até mesmo uma maquete.
4) Condições gerais ·
A
iluminância deve ser medida no campo de trabalho. Quando este não for
definido, entende-se como tal o nível referente a um plano horizontal a 0,75
m do piso. ·
Pode-se
utilizar de iluminação extra para o caso da necessidade de se aumentar a
iluminância em determinado campo de trabalho. ·
Há um
limite mínimo definido na NBR 5413 para a iluminância no restante do
ambiente de 10% para o que for adotado no campo de trabalho, mesmo que haja
uma recomendação para um valor menor. ·
Recomenda-se
ainda que a iluminância em qualquer ponto do plano de trabalho não seja
inferior a 70% da iluminância média determinada segundo a NBR 5382. 5) Tabelas de Iluminâncias contidas na NBR 5413 Neste ponto é importante
destacar que no cálculo luminotécnico, o projetista pode, segundo a norma,
escolher como “dado de entrada” a Iluminância necessária do ambiente que está
projetando de 2 formas: ·
Através
da tabela por classe de tarefas visuais, cuja classificação é mais abrangente
ou; ·
Através
da extensa lista de iluminância por atividade, cujo número disponível é de
405 opções! 5.1) Iluminâncias por classe de tarefas visuais Tabela 1 – Iluminâncias por classe de tarefas visuais
Você já deve ter notado na
coluna central “Iluminância (lux)” que existem 3 valores de iluminância
disponíveis para adoção por parte do projetista Apesar da nbr
5413 liberar que o responsável técnico não esteja enrijecido apenas nessa
faixa de valores, a mesma recomenda que o critério
de escolha entre os 3 valores seja seguido conforme procedimentos a seguir: 5.2) Seleção de Iluminância O procedimento mais
recomendado pela nbr 5413 para a determinação do
nível de iluminância (baixa, intermediária ou máxima) é acompanhando os
passos a seguir: Tabela 2 – Fatores determinantes da iluminância adequada
1.
O
projetista deve primeiramente analisar a tabela 2 e escolher a resposta para
3 perguntas: 2.
A idade
do público que usará o espaço cuja
iluminação se está querendo calcular é: Inferior a 40 anos; de 40 a 55 anos;
ou superior a 55 anos? 3.
Existirá
uma necessidade de velocidade e/ou precisão na execução das tarefas exercidas no espaço: Sem importância;
Importante; Crítica. Nota: Como exemplo de precisão, pode-se mencionar a
leitura simples de um jornal versus a leitura de uma receita médica, sendo a
primeira sem importância e a segunda crítica. 4.
Como é
considerada a refletância do fundo da tarefa (ou seja do plano de
trabalho)? Superior a 70 %; entre 30 à 70%; ou
inferior a 30%? Nesse ponto, a norma não cita,
mas a literatura nos dá uma tabela muito útil para que nós possamos achar a
refletância do fundo do nosso plano de trabalho (mesmo que o fundo seja o
próprio piso), eu particularmente uso um valor médio para o material que eu
estou usando: Tabela 3 – Refletância de Cores e materiais
5. Respondida essas questões,
o projetista irá somar os pesos encontrados na tabela 2 (-1, 0, ou +1) para
cada resposta 6. Se o valor da soma for -2
ou -3, o mesmo deverá usar o limite inferior contido
na tabela 1 ou na tabela de atividades. Se o resultado for +2 ou +3 é o
inverso, o engenheiro usará o limite superior, resultado da soma diferente
desses dois, usará o valor intermediário da iluminância. 5.3) Iluminâncias em lux, por tipo de
atividade (valores médios em serviço) Tabela 4 – Iluminância por atividade
A sucessora da NBR 5413 Apesar da norma em questão ter
sido desenvolvida já como forma de evolução da versão de 1982, a mesma sofreu algumas atualizações como mostra o site de catálogo da ABNT. A nova norma em questão é
a ABNT NBR ISO/CIE
8995-1:2013, elaborada no Comitê Brasileiro de Eletricidade (ABNT/CB-03)
pela Comissão de Estudo de Aplicação Luminotécnicas e Medições Fotométricas
(CE-03:034.04). |
