UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA
FACULDADE DE ENGENHARIA ELÉTRICA
LUMINOTÉCNICA E LÂMPADAS ELÉTRICAS
ELABORADO POR:
Paula Campos Fadul de Freitas
REVISÃO 1:
Victor de Paula e Silva
REVISÃO 2:
Lucas de Araújo Amaral
Gustavo Brito de Lima
Mauro Guimarães
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
Sumário
1. Introdução
3
2. Conceitos básicos de luminotécnica
2.1. Grandezas e conceitos
2.2. Características das lâmpadas e acessórios
2.3. Fatores de desempenho
3
5
8
11
3. Lâmpadas elétricas
3.1. Considerações gerias
3.2. Lâmpadas incandescentes
3.3. Lâmpadas à descarga
3.3.1. Lâmpadas à descarga de baixa pressão
3.3.2. Lâmpadas à descarga de ata pressão
14
14
15
19
20
23
4. Projeto de iluminação
4.1. Previsão de carga (NBR 5410)
4.2. Métodos de cálculo
4.2.1. Método dos lúmens
4.2.2. Método ponto à ponto
4.3. Exemplos de cálculo de iluminação
Exercícios Propostos
28
29
30
30
34
37
39
Anexo
Anexo I – NBR 5413:1992 - Iluminância de interiores
Anexo II – Tipos de luminárias e curvas CDL (LUMINE)
Anexo III – Eficiência aproximada de luminárias
Anexo IV – Tabela de eficiência do recinto
Anexo V – Tipo de luminária x Fator de depreciação
VI – Luminária Philips TCS 029
41
42
49
51
52
56
57
Referências bibliográficas
60
2
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
1. Introdução
Apresentaremos inicialmente as principais grandezas físicas utilizadas em
luminotécnica. O tema da calorimetria, embora complexo, é abordado brevemente
apenas para permitir a introdução dos conceitos de Temperatura de Cor e Índice de
Reprodução de Cor.
Em seguida são apresentados detalhadamente os principais tipos de
lâmpadas disponíveis atualmente: lâmpadas incandescentes (convencionais e
halógenas) e lâmpadas de descarga (de baixa e de alta pressão). Um objetivo
adicional desta seção é mostrar a complexidade relacionada à comparação entre as
diferentes lâmpadas, a qual envolve diversas grandezas tais como eficácia
luminosa, reprodução de cores, custo de investimento e custo operacional das
lâmpadas.
Finalmente apresentam-se os principais aspectos relacionados ao projeto de
iluminação, no qual são estabelecidos o tipo e o número de lâmpadas e luminárias
necessárias para obter uma iluminação adequada em função da aplicação. São
discutidos os principais métodos utilizados em projetos de iluminação: o Método dos
Lumens e o Método Ponto a Ponto.
2. Conceitos Básicos de Luminotécnica
Uma fonte de radiação emite ondas eletromagnéticas. Elas possuem
diferentes comprimentos e o olho humano é sensível a somente alguns (entre 380
nm a 780 nm). Luz é, portanto, a radiação eletromagnética capaz de produzir uma
sensação visual. A sensibilidade visual para a luz varia não só de acordo com o
comprimento de onda da radiação, mas também com a luminosidade. A curva de
sensibilidade do olho humano demonstra que radiações de menor comprimento de
onda (violeta e azul) geram maior intensidade de sensação luminosa quando há
pouca luz (ex. crepúsculo, noite, etc.), enquanto as radiações de maior comprimento
de onda (laranja e vermelho) se comportam ao contrário.
Fig. 2.0.1 - Sensibilidade visual do olho humano.
3
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
Figura 2.0.2 - Curva de sensibilidade do olho humano a radiações monocromáticas
As radiações infravermelhas são radiações invisíveis ao olho humano e seu
comprimento de onda se situa entre 760 nm a 10.000 nm. Caracterizam-se por se
forte efeito calorífico e são radiações produzidas normalmente através de resistores
aquecidos ou por lâmpadas incandescentes especiais cujo filamento trabalha em
temperatura mais reduzida (lâmpadas infravermelhas). As radiações infravermelhas
são usadas na Medicina no tratamento de luxações, ativamento da circulação, na
indústria na secagem de tintas e lacas , na secagem de enrolamentos de motores e
transformadores, na secagem de grãos, como trigo e café, etc.
Já as radiações ultravioletas caracterizam-se por sua elevada ação química e pela
excitação da fluorescência de diversas substâncias.
Normalmente dividem-se em 3 grupos:
- UV-A: Ultravioleta próximo ou luz negra (315 a 400 nm)
- UV-B: Ultravioleta intermediário ( 280 a 315 nm)
- UV-C: Ultravioleta remoto ou germicida (100 a 280 nm).
O UV-A compreende as radiações ultravioletas da luz solar, podendo ser
gerado artificialmente através de uma descarga elétrica no vapor de mercúrio em
alta pressão. Essas radiações não afetam perniciosamente a visão humana, não
possuem atividades pigmentárias e eritemáticas sobre a pele humana, e
atravessam praticamente todos os tipos de vidros comuns. Possuem grande
atividade sobre material fotográfico, de reprodução e heliográfico (l à 380 nm).
O UV-B tem elevada atividade pigmentária e eritemática. Produz a vitamina
D, que possui ação anti-raquítica. Esses raios são utilizados unicamente para fins
terapêuticos. São também gerados artificialmente por uma descarga elétrica no
vapor de mercúrio em alta pressão. O UV-C afeta a visão humana, produzindo
irritação dos olhos. Essas radiações são absorvidas quase integralmente pelo vidro
comum, que funciona como filtro, motivo pelo qual as lâmpadas germicidas
possuem bulbos de quartzo.
4
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
2.1 Grandezas e Conceitos
Luminotécnica é o estudo minucioso das técnicas das fontes de iluminação
artificial, através da energia elétrica. Portanto, toda vez que se pensa em fazer um
estudo das lâmpadas de um determinado ambiente, está se pensando em fazer um
estudo luminotécnico. Na luminotécnica distinguem-se as seguintes grandezas:
Intensidade Luminosa
Símbolo: I
Unidade: candela (cd)
Se a fonte luminosa irradiasse a luz uniformemente em todas as direções, o
Fluxo Luminoso se distribuiria na forma de uma esfera. Tal fato, porém, é quase
impossível de acontecer, razão pela qual é necessário medir o valor dos lumens
emitidos em cada direção. Essa direção é representada por vetores, cujo
comprimento indica a Intensidade Luminosa. Em outras palavras é a potência da
radiação luminosa em uma dada direção. Como a maioria das lâmpadas não
apresenta uma distribuição uniformemente em todas as direções é comum o uso
das curvas de distribuição luminosa, chamadas CDL´s.
Curva de Distribuição Luminosa
Símbolo: CDL
Unidade: candela (cd)
Considerando a fonte de luz reduzida à um ponto no centro de um diagrama
e que todos os vetores que dela se originam tiverem suas extremidades ligadas por
um traço, obtém-se a Curva de Distribuição Luminosa (CDL). Em outras palavras, é
a representação da Intensidade Luminosa em todos os ângulos em que ela é
direcionada num plano. Para a uniformização dos valores das curvas, geralmente
essas são referidas a 1000 lm. Nesse caso, é necessário multiplicar-se o valor
encontrado na CDL pelo Fluxo Luminoso da lâmpada em questão e dividir o
resultado por 1000 lm. A curva CDL geralmente é encontrada nos catálogos dos
fabricantes de lâmpadas e iluminarias como o mostrado no final deste material.
Fluxo Luminoso
Símbolo: ϕ
Unidade: lúmen (lm)
É a potência de radiação total emitida por uma fonte de luz em todas as
direções do espaço e capaz de produzir uma sensação de luminosidade através do
estímulo da retina ocular. Em outras palavras, é a potência de energia luminosa de
uma fonte percebida pelo olho humano.
Um lúmen é a energia luminosa irradiada por uma candela sobre uma
superfície esférica de 1 m2 e cujo raio é de 1 m. Assim o fluxo luminoso originado
por uma candela é igual à superfície de uma esfera unitária de raio (r = 1 m).
ϕ = 4π.r2 = 12.57 lm
As lâmpadas conforme seu tipo e potência apresentam fluxos luminosos diversos:
5
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
- lâmpada incandescente de 100 W: 1000 lm;
- lâmpada fluorescente de 40 W: 1700 a 3250 lm;
- lâmpada vapor de mercúrio 250W: 12.700 lm;
- lâmpada multi-vapor metálico de 250W: 17.000 lm
Iluminância (Iluminamento)
Símbolo: E
Unidade: lux (lx)
É a relação entre o fluxo luminoso incidente numa superfície e a superfície sobre a
qual este incide; ou seja é a densidade de fluxo luminoso na superfície sobre a qual
este incide. A unidade é o LUX, definido como o iluminamento de uma superfície de
1 m² recebendo de uma fonte puntiforme a 1m de distância, na direção normal, um
fluxo luminoso de 1 lúmen, uniformemente distribuído.
A relação é dada entre a intensidade luminosa e o quadrado da distância, ou
ainda, entre o fluxo luminoso e a área da superfície.
E=
ϕ
A
Na prática, é a quantidade de luz dentro de um ambiente, e pode ser medida
com o auxílio de um luxímetro. Como o fluxo luminoso não é distribuído
uniformemente, a iluminância não será a mesma em todos os pontos da área em
questão. Considerasse por isso a iluminância média (Em). Existem normas
especificando o valor mínimo de Em, para ambientes diferenciados pela atividade
exercida relacionados ao conforto visual. A iluminância também é conhecida como
nível de iluminação. Abaixo são mostrados valores práticos de iluminância:
- Dia ensolarado de verão em local aberto = 100.000 lux
- Dia encoberto de verão = 20.000 lux
- Dia escuro de inverno = 3.000 lux
- Boa iluminação de rua = 20 a 40 lux
- Noite de lua cheia = 0,25 lux
- Luz de estrelas = 0,01 lux.
Luminância
Símbolo: L
Unidade: cd/m2
É um dos conceitos mais abstratos que a luminotécnica apresenta. É através
da luminância que o homem enxerga. No passado denominava-se de brilhança,
querendo significar que a luminância está ligada aos brilhos. A diferença é que a
luminância é uma excitação visual, enquanto que o brilho é a resposta visual a
luminância é quantitativa e o brilho é sensitivo. É a diferença entre zonas claras e
escuras que permite que se aprecie uma escultura; que se aprecie um dia de sol.
As partes sombreadas são aquelas que apresentam a menor luminância em
oposição às outras mais iluminadas. Luminância liga-se com contrastes, pois a
6
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
leitura de uma página escrita em letras pretas (refletância 10%) sobre um fundo
branco (papel, refletância 85%) revela que a luminância das letras é menor do que a
luminância do fundo e, assim, a leitura “cansa menos os olhos”.
A luminância depende tanto do nível de iluminação ou iluminância quanto das
características de reflexão das superfícies. A equação que permite sua
determinação é:
L=
I
A ⋅ cos a
Onde:
L = Luminância, em cd/m²
I = Intensidade Luminosa, em cd
A = área projetada, em m²
α= ângulo considerado, em graus.
Como é difícil medir-se a Intensidade Luminosa que provém de um corpo não
radiante (através de reflexão), pode-se recorrer à outra fórmula, a saber:
L=
ρ ⋅E
π
Onde:
ρ= Refletância ou Coeficiente de Reflexão
E = Iluminância sobre essa superfície
Vale lembrar que o Coeficiente de Reflexão é a relação entre o Fluxo
Luminoso refletido e o Fluxo Luminoso incidente em uma superfície. Esse
coeficiente é geralmente dado em tabelas, cujos valores são função das cores e dos
materiais utilizados.
A luminância de uma fonte luminosa ou de uma superfície luminosa
estabelece a reação visual da vista. Quando a luz de uma fonte ou de uma
superfície que reflete a luz, atinge a vista com elevada luminância, então ocorre o
ofuscamento, sempre que a luminância é superior a 1 sb.
As luminâncias preferenciais em um ambiente de trabalho pode variar entre
as pessoas, principalmente se estiverem desenvolvendo tarefas diferentes.
O melhor conceito de iluminância talvez seja “densidade de luz necessária
para realização de uma determinada tarefa visual”. Isto permite supor que existe um
valor ótimo de luz para quantificar um projeto de iluminação. Esses valores relativos
a iluminância foram tabelados por atividade.
7
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
2.2 Características das lâmpadas e acessórios
Vida Útil de uma Lâmpada
É definida pela média aritmética do tempo de duração de cada lâmpada
ensaiada e é dado em horas. Comparadas com as lâmpadas incandescentes, as
lâmpadas de descarga têm vida média muito mais longa. Ciclos de funcionamento
mais curtos partidas mais freqüentes, encurtam a vida das lâmpadas de descarga e
os ciclos de funcionamento mais longos, partidas menos freqüentes, aumentam a
vida.
Figura 2.2.1 - Gráfico da vida útil dos principais tipos de lâmpadas
Eficiência Luminosa ou Energética
Símbolo: ηw (ou K, conforme IES)
Unidade: lm/W
As lâmpadas se diferenciam entre si não só pelos diferentes Fluxos
Luminosos que elas irradiam, mas também pelas diferentes potências que
consomem. Para poder compará-las, é necessário que se saiba quantos lumens
são gerados por watt absorvido, ou seja, a razão entre o fluxo luminoso total emitido
φ e a potência elétrica total P consumida pela mesma. A essa grandeza dá-se o
nome de Eficiência Energética (antigo “Rendimento Luminoso”).
É útil para averiguarmos se um determinado tipo de lâmpada é mais ou
menos eficiente do que outro. A Eficiência Luminosa é um indicador da eficiência do
processo de emissão de luz utilizada sob o ponto de vista do aproveitamento
energético.
8
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
Figura 2.2.2 - Gráfico da Eficiência Energética dos principais tipos de lâmpadas
Temperatura de Cor
Símbolo: T
Unidade: K (Kelvin)
No instante que um ferreiro coloca uma peça de ferro no fogo, esta peça
passa a comportar-se segundo a lei de Planck e vai adquirindo diferentes
colorações na medida que sua temperatura aumenta. Na temperatura ambiente sua
cor é escura, tal qual o ferro, mas será vermelha a 800 K, amarelada em 3.000 K,
branca azulada em 5.000K. Sua cor será cada vez mais clara até atingir seu ponto
de fusão. Pode-se então, estabelecer uma correlação entre a temperatura de uma
fonte luminosa e sua cor, cuja energia do espectro varia segundo a temperatura de
seu ponto de fusão. Por exemplo, uma lâmpada incandescente opera com
temperaturas entre 2.700 K e 3.100 K, dependendo do tipo de lâmpada a ser
escolhido. A temperatura da cor da lâmpada deve ser preferencialmente indicada no
catálogo do fabricante.
A observação da experiência acima indica que, quando aquecido o corpo
negro (radiador integral) emite radiação na forma de um espectro contínuo. No caso
de uma lâmpada incandescente, grande parte desta radiação é invisível, seja na
forma de ultravioletas, seja na forma de calor (infravermelhos), isto é, apenas uma
pequena porção está na faixa da radiação visível, motivo pelo qual o rendimento
desta fonte luminosa é tão baixo conforme pode ser visto abaixo:
9
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
Figura 2.2.3 - Energia espectral dos radiadores integrais segundo a lei de Planck
A figura acima permite observar que quanto maior for a temperatura, maior
será a energia produzida, sendo que a cor da luz está diretamente relacionada com
a temperatura de trabalho (mais fria quanto maior for a temperatura).
Um aspecto importante é que a temperatura da cor não pode ser empregada
isoladamente e sim em conjunto com o IRC, mas independentemente deste
aspecto, se aceita que cores quentes vão até 3.000K, as cores neutras situam-se
entre 3.000 e 4.000K e as cores frias acima deste último valor.
As cores quentes são empregadas quando se deseja uma atmosfera íntima,
sociável, pessoal e exclusiva (residências, bares, restaurantes, mostruários de
mercadorias); as cores frias são usadas quando a atmosfera deva ser formal,
precisa, limpa (escritórios, recintos de fábricas). Seguindo esta mesma linha de
raciocínio, conclui-se que uma iluminação usando cores quentes realça os
vermelhos e seus derivados; ao passo que as cores frias, os azuis e seus derivados
próximos. As cores neutras ficam entre as duas e são, em geral, empregadas em
ambientes comerciais. Abaixo são mostradas as diversas temperaturas de cor. as
Figura 2.4 Tonalidade de Cor e
Reprodução de
Cores
Índice de reprodução de cores
10
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
Símbolo: IRC ou Ra
Unidade: R
Objetos iluminados podem nos parecer diferente, mesmo se as fontes de luz
tiverem idêntica tonalidade. As variações de cor dos objetos iluminados sob fontes
de luz diferentes podem ser identificadas através de um outro conceito, Reprodução
de Cores, e de sua escala qualitativa Índice de Reprodução de Cores (Ra ou IRC).
O mesmo metal sólido, quando aquecido até irradiar luz, foi utilizado como
referência para se estabelecer níveis de Reprodução de Cor. Define-se que o IRC
neste caso seria um número ideal = 100. Sua função é como dar uma nota (de 1 a
100) para o desempenho de outras fontes de luz em relação a este padrão.
Portanto, quanto maior a diferença na aparência de cor do objeto iluminado em
relação ao padrão (sob a radiação do metal sólido) menor é seu IRC. Com isso,
explica-se o fato de lâmpadas de mesma Temperatura de Cor possuírem Índice de
Reprodução de Cores diferentes. Um IRC em torno de 60 pode ser considerado
razoável, 80 é bom e 90 é excelente.
Claro que tudo irá depender da exigência da aplicação que uma lâmpada
deve atender. Um IRC de 60 mostra-se inadequado para uma iluminação de loja,
porém, é mais que suficiente para a iluminação de vias públicas. São exemplos de
IRC comuns encontrados nas lâmpadas comerciais:
Fator de fluxo luminoso
Símbolo: BF
Unidade: %
A maioria das lâmpadas de descarga opera em conjunto com reatores. Neste
caso, observamos que o fluxo luminoso total obtido neste caso depende do
desempenho deste reator. Este desempenho é chamado de fator de fluxo luminoso
(Ballast Factor) e pode ser obtido de acordo com a equação:
BF =
fluxo luminoso obtido
fluxo luminoso nominal
2.3 Fatores de Desempenho
Como geralmente a lâmpada é instalada dentro de luminárias, o Fluxo
Luminoso final que se apresenta é menor do que o irradiado pela lâmpada, devido à
absorção, reflexão e transmissão da luz pelos materiais com que são construídos.
11
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
O Fluxo Luminoso emitido pela luminária é avaliado através da Eficiência da
Luminária. Isto é, o Fluxo Luminoso da luminária em serviço dividido pelo Fluxo
Luminoso da lâmpada.
Eficiência de luminária (rendimento da luminária) (ηL)
“Razão do Fluxo Luminoso emitido por uma luminária, medido sob condições
práticas especificadas, para a soma dos Fluxos individuais das lâmpadas
funcionando fora da luminária em condições específicas”.Esse valor é normalmente,
indicado pelos fabricantes de luminárias. Dependendo das qualidades físicas do
recinto em que a luminária será instalada, o Fluxo Luminoso de que dela emana
poderá se propagar mais facilmente, dependendo da absorção e reflexão dos
materiais e da trajetória que percorrerá até alcançar o plano de trabalho. Essa
condição de mais ou menos favorabilidade é avaliada pela Eficiência do Recinto.
Eficiência do Recinto (ηR)
O valor da Eficiência do Recinto é dado por tabelas, contidas no catálogo do
fabricante onde se relacionam os valores de Coeficiente de Reflexão do teto,
paredes e piso, com a Curva de Distribuição Luminosa da luminária utilizada e o
Índice do Recinto.
Índice do Recinto (K)
O Índice do Recinto é a relação entre as dimensões do local, dada por:
a⋅b
3⋅ a ⋅b
K=
K=
h( a + b)
2 ⋅ h' (a + b)
Para iluminação direta
Para iluminação indireta
Sendo:
a = comprimento do recinto
b = largura do recinto
h = pé-direito útil
h’ = distância do teto ao plano de trabalho
Pé-direito útil é o valor do pé-direito total do recinto (H), menos a altura do
plano de trabalho (hpl.tr.), menos a altura do pendente da luminária (hpend). Isto é, a
distância real entre a luminária e o plano de trabalho (Figura 3).
12
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
Figura 2.5 - Representação do pé direito útil
Como já visto, o Fluxo Luminoso emitido por uma lâmpada sofre influência do
tipo de luminária e a conformação física do recinto onde ele se propagará.
Fator de Utilização (Fu)
O Fluxo Luminoso final (útil) que incidirá sobre o plano de trabalho, é avaliado
pelo Fator de Utilização. Ele indica, portanto, a eficiência luminosa do conjunto
lâmpada, luminária e recinto.
O produto da Eficiência do Recinto,ηR (anexo III, pág. 52) pela Eficiência da
Luminária, ηL(pág. 51) nos dá o Fator de Utilização (Fu).
Fu = η L .η R
Determinados catálogos indicam tabelas de Fator de Utilização direto para
suas luminárias. Apesar de estas serem semelhantes às tabelas de Eficiência do
Recinto, os valores nelas encontrados não precisam ser multiplicados pela
Eficiência da Luminária, uma vez que cada tabela é específica para uma luminária e
já considera a sua perda na emissão do Fluxo Luminoso.
Fator ou índice de Reflexão
É a relação entre o fluxo luminoso refletido e o incidente, ou ainda, é a
porcentagem de luz refletida por uma superfície em relação à luz incidente. Devem
ser considerados os índices de reflexão do teto, paredes e piso.
Tabela 2.1 - Índices de Reflexão
Refletâncias das diversas cores
Branco
75 a 85%
Marfim
63 a 80%
Creme
56 a 72%
Amarelo claro
64 a 75%
Marrom
17 a 41%
Verde claro
50 a 65%
13
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
Verde escuro
10 a 22%
Azul claro
50 a 60%
Rosa
50 a 58%
Vermelho
10 a 20%
Cinza
40 a 50%
Tabela 2.2 - Índices de Reflexão para diversos materiais.
Fator de Depreciação (Fd)
Com o tempo, paredes e tetos ficarão empoeirados e sujos e, com isso, os
equipamentos de iluminação acumularão poeira, fazendo com que menos
quantidade de luz seja fornecida por estes equipamentos. Alguns desses fatores
poderão ser eliminados por meio de manutenção. Na prática, para amenizar-se o
efeito desses fatores e admitindo-se uma boa manutenção periódica, podem-se
adotar os valores de depreciação constantes na tabela abaixo.
AMBENTE
Limpo
Normal
Sujo
Período de Manutenção
2.500 h
5.000 h
7.500 h
0,95
0,91
0,88
0,91
0,85
0,80
0,80
0,66
0,57
Tabela 2.3 – Fator de depreciação
3. Lâmpadas Elétricas
3.1 Considerações Gerais
As lâmpadas comerciais utilizadas para iluminação são caracterizadas pela
potência elétrica absorvida (W), fluxo luminoso produzido (lm), temperatura de cor
(K) e índice de reprodução de cor. Em geral as lâmpadas são classificadas, de
acordo com o seu mecanismo básico de produção de luz. As com filamento
convencional ou halógenas produzem luz pela incandescência, assim como o sol.
As de descarga aproveitam a luminescência, assim como os relâmpagos e as
descargas atmosféricas. E os diodos utilizam a fotoluminescência, assim como os
vaga-lumes.
14
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
Existem ainda as lâmpadas mistas, que combinam incandescência e
luminescência, e as fluorescentes, cuja característica é o aproveitamento da
luminescência e da fotoluminescência.
Os aspectos eficiência luminosa e vida útil são os que mais contribuem para
a eficiência energética de um sistema de iluminação artificial e devem, portanto,
merecer grande atenção, seja na elaboração de projetos e reformas, seja na
implantação de programas de conservação e uso eficiente de energia.
3.2 Lâmpadas Incandescentes
A lâmpada incandescente foi a primeira a ser desenvolvida e ainda hoje é
uma das mais difundidas. A luz é produzida por um filamento aquecido pela
passagem de corrente elétrica alternada ou contínua (efeito joule). O filamento
opera em uma temperatura elevada e luz é somente uma parcela da energia
irradiada pela transição de elétrons excitados para órbitas de maior energia devido à
vibração dos átomos.
As primeiras lâmpadas incandescentes surgiram por volta de 1840 e
utilizavam filamento de bambu carbonizado no interior de um bulbo de vidro a
vácuo. Seguiram-se as lâmpadas com filamento de carbono, até que, por volta de
1909, Coolidge desenvolveu um método para tornar o tungstênio mais dúctil e
adequado para a elaboração de filamentos uniformes por trefilação. A característica
de emissão, as propriedades mecânicas e o seu elevado ponto de fusão (3655 K)
foram determinantes na escolha do tungstênio como o material mais adequado para
fabricação de filamentos para lâmpadas incandescentes.
As lâmpadas incandescentes podem ser classificadas de acordo com a sua
estrutura interna em convencionais ou halógenas, abordadas neste subitem.
Lâmpada Incandescente Tradicional
A lâmpada funciona através da passagem de corrente elétrica pelo filamento
de tungstênio que, com o aquecimento (efeito joule), gera luz. Este filamento é
sustentado por três ou quatro suportes de molibdênio no interior de um bulbo de
vidro alcalino (suporta temperaturas de até 370 °C) ou de vidro duro (suporta
temperaturas de até 470 °C), Sua oxidação é evitada pela presença de gás inerte
(nitrogênio ou argônio a pressão de 0,8 atm) ou vácuo dentro do bulbo que contém
o filamento. O bulbo apresenta diversos formatos, sendo a forma de pêra a mais
comum, podendo ser transparente ou com revestimento interno de fósforo neutro
difusor.
15
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
Figura 3.1 – Lâmpada Incandescente Tradicional
A base da lâmpada incandescente têm por finalidade fixar mecanicamente a
lâmpada em seu suporte e completar a ligação elétrica ao circuito de iluminação. A
maior parte das lâmpadas usa a base de rosca tipo Edison. Elas são designadas
pela letra E seguidas de um número que indica aproximadamente seu diâmetro
externo em milímetros. É constituída de uma caneca metálica, geralmente presa
com resina epóxi sobre o bulbo. Existem outras padronizações, por exemplo,
baioneta e tele-slide, ambas utilizadas em lâmpadas miniatura. As lâmpadas
incandescentes de médio e grande porte geralmente utilizam uma base que suporta
temperaturas até 250 °C.
A eficácia luminosa resultante cresce com a potência da lâmpada, variando
de 7 a 15 lm/W. Estes valores são relativamente baixos, quando comparados com
lâmpadas de descarga com fluxo luminoso semelhante. No entanto, esta limitação é
compensada, pois possui temperatura de cor agradável, na faixa de 2700K
(amarelada) e reprodução de cores 100%.
A resistência específica do tungstênio na temperatura de funcionamento da
lâmpada (2800 K) é aproximadamente 15 vezes maior do que à temperatura
ambiente (25 °C). Portanto, ao ligar uma lâmpada in candescente, a corrente que
circula pelo seu filamento a frio é quinze vezes a corrente nominal de funcionamento
em regime. A temperatura do filamento sobe rapidamente, atingindo valores
elevados em frações de segundo. Ligações muito freqüentes reduzem a vida útil da
lâmpada, pois o filamento geralmente não apresenta um diâmetro constante. A
corrente de partida causa aquecimento excessivo e localizado nos pontos onde a
seção do filamento apresenta constrições, provocando seu rompimento. A vida útil
de uma lâmpada incandescente comercial é da ordem de 1000 horas.
Quando uma lâmpada incandescente é submetida a uma sobretensão, a
temperatura de seu filamento, sua eficiência, potência absorvida, fluxo luminoso e
corrente crescem, ao passo que sua vida se reduz drasticamente. As variações
podem ser calculadas pelas seguintes expressões empíricas:
16
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
Sendo φ : fluxo luminoso
T: temperatura
V: tensão
L: tempo de vida.
Lâmpada Incandescente Halógena
As lâmpadas halógenas têm o mesmo princípio de funcionamento das
lâmpadas incandescentes convencionais, porém foram incrementadas com a
introdução de gases halógenos (iodo ou bromo) que, dentro do bulbo se combinam
com as partículas de tungstênio desprendidas do filamento. Esta combinação,
somada à corrente térmica dentro da lâmpada, faz com que as partículas se
depositem de volta no filamento, criando assim o ciclo regenerativo do halogênio.
Porem, este ciclo halógeno só se torna eficaz para temperaturas de filamento
elevadas (3200 K) e para uma temperatura da parede do bulbo externo acima de
250 °C.
O resultado é uma lâmpada com vantagens adicionais, comparada às
incandescentes tradicionais:
• Luz mais branca, brilhante e uniforme durante toda a vida;
• Maior eficiência energética (15 lm/W a 25 lm/W);
• Vida útil mais longa, variando de 2000 a 4000 horas;
• Dimensões menores, da ordem de 10 a 100 vezes.
As temperaturas elevadas no filamento só são atingidas com a circulação de
um nível mínimo de corrente. Por esta razão, lâmpadas com potências inferiores a
50 W são alimentadas em baixa tensão, geralmente 12 V ou 24 V.
A Figura 3.2 apresenta uma vista em corte de uma lâmpada halógena de 300
W do tipo lapiseira, mostrando as três zonas de temperatura e as reações químicas
envolvidas.
Figura 3.2 – Vista em corte de uma lâmpada incandescente halógena do tipo lapiseira
17
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
Lâmpadas halógenas emitem mais radiação ultravioleta que as lâmpadas
incandescentes normais, porém os níveis são inferiores aos presentes na luz solar,
não oferecendo perigo à saúde. No entanto, deve-se evitar a exposição prolongada
das partes sensíveis do corpo à luz direta e concentrada.
Refletores Dicróicos
A redução de volume torna as lâmpadas halógenas adequadas para
iluminação direcionada ("spot light"), bastante usada para iluminação decorativa,
porém a irradiação térmica emitida é bastante elevada. Por esta razão, certos tipos
de lâmpadas são providos de um refletor espelhado especial, chamado dicróico,
que reflete a radiação visível e absorve a radiação infravermelha.
Com este tipo de espelho, consegue-se uma redução da ordem de 70% na
radiação infravermelha, resultando um feixe de luz emergente "frio" ("cold light
beam"), ou seja, que não aquece o ambiente.
Figura 3.3 – Lâmpada incandescente halógena de 50 W com refletor espelhado
dicróico
Recomenda-se os seguintes cuidados em sua instalação:
- não tocar o bulbo de quartzo com as mãos para evitar engordura-lo; caso
necessário, limpar as manchas com álcool;
- nas lâmpadas de maior potência, protegê-las individualmente por fusíveis pois,
devido a suas reduzidas dimensões, no fim de sua vida, poderão ocorrer arcos
elétricos internos;
- verificar a correta ventilação das bases e soquetes, pois temperaturas elevadas
poderão danificá-los e romper a selagem na entrada dos lides;
- só instalar a lâmpada na posição para a qual foi projetada.
São lâmpadas de grande potência, mais duráveis, de melhor rendimento luminoso,
menores dimensões e que reproduzem mais fielmente as cores, sendo todavia,
mais caras. São utilizadas para iluminação de praças de esporte, pátios de
armazenamento de mercadorias iluminação externa em geral, teatros, estúdios de
TV museus, monumentos, projetores, máquinas de xérox, etc.
18
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
3.3 Lâmpadas de Descarga
Nas lâmpadas de descarga utilizadas em iluminação, a luz é produzida pela
radiação emitida pela descarga elétrica através de uma mistura gasosa composta
de gases inertes e vapores metálicos.
A mistura gasosa encontra-se confinada em um invólucro translúcido (tubo de
descarga) em cujas extremidades encontram-se inseridos eletrodos (hastes
metálicas ou filamentos) que formam a interface entre a descarga e o circuito
elétrico de alimentação. A corrente elétrica através da descarga é formada
majoritariamente por elétrons emitidos pelo eletrodo negativo (catodo) que são
acelerados por uma diferença de potencial externa em direção ao eletrodo positivo
(anodo) gerando colisões com os átomos do vapor metálico.
Ao contrário da lâmpada incandescente, na qual o filamento metálico é um
condutor elétrico, na lâmpada a descarga o composto metálico responsável pela
emissão de radiação encontra-se em estado sólido ou líquido na temperatura
ambiente e o gás inerte no interior do tubo (conhecido como gás de enchimento ou
“filling gas”) é isolante.
Portanto, inicialmente é necessário um processo de ignição para o
rompimento da rigidez dielétrica da coluna gasosa. O calor gerado pela descarga
através do gás inerte nos instantes iniciais após a partida da lâmpada vaporiza o
composto metálico.
Após a partida, a lâmpada de descarga apresenta uma impedância dinâmica
(derivada da tensão em relação à corrente) negativa, ou seja, à medida que a
corrente na lâmpada aumenta, a diferença de potencial entre os seus terminais
diminui. Portanto, toda lâmpada de descarga necessita de um elemento com
impedância positiva ligado em série para estabilizar a corrente no ponto de
operação nominal da lâmpada. Caso contrário, para qualquer variação de tensão da
fonte de alimentação, a lâmpada se comportaria como um curto-circuito e a corrente
assumiriam valores elevados. O elemento de estabilização é denominado “reator”.
Na prática, as lâmpadas a descarga são alimentadas em corrente alternada
(C.A.). Desta forma, cada eletrodo assume a função de catodo e anodo em semi
ciclos consecutivos e a lâmpada passa apresentar uma curva tensão versus
corrente dinâmica, podendo ser modelada por uma resistência não linear
equivalente. Por questões de eficiência, a estabilização da corrente em corrente
alternada não é feita com resistores, utilizando-se no seu lugar uma associação de
elementos reativos (capacitores e indutores) para evitar a dissipação desnecessária
de potência ativa.
Temos então a eletricidade passando por reator, que joga para dentro da
lâmpada uma tensão acima do normal, permitindo que o sistema dê a partida. O
reator serve para dar a partida da lâmpada e também como limitador de corrente.
A energia transferida ao átomo pelas colisões elásticas excita elétrons para
órbitas mais elevadas e as colisões inelásticas provocam sua ionização gerando
novos elétrons. A subseqüente transição do átomo para um estado de menor
energia é acompanhada da emissão de radiação.
As lâmpadas a descarga podem ser classificadas pela pressão no interior do
tubo com a lâmpada em operação em lâmpadas de descarga de baixa pressão e
lâmpadas de descarga de alta pressão, abordados neste sub-item.
19
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
3.3.1 Lâmpadas de Descarga de Baixa Pressão
Existem basicamente dois tipos de lâmpadas comerciais: as lâmpadas de
descarga de baixa pressão de vapor de mercúrio, conhecidas como lâmpadas
fluorescentes, e as lâmpadas de descarga de baixa pressão de vapor de sódio.
Lâmpadas Fluorescentes
Desenvolvida na década de 1940 [4,5] e conhecida comercialmente como
lâmpada tubular fluorescente em função da geometria do seu tubo de descarga,
este tipo de lâmpada encontra aplicações em praticamente todos os campos de
iluminação. O tubo de descarga, de vidro transparente, é revestido internamente
com uma camada de pó branco, genericamente conhecido como "fósforo".
O "fósforo" atua como um conversor de radiação, ou seja, absorve um
comprimento de onda específico de radiação ultravioleta, produzida por uma
descarga de vapor de mercúrio a baixa pressão, para emitir luz visível.
Figura 3.4 – Estrutura interna e princípio de funcionamento de uma LF tubular
As lâmpadas fluorescentes comercialmente disponíveis utilizam bulbos de
vidro transparente, designados por uma letra T (de tubular) seguida de um número
que indica o seu diâmetro máximo em oitavos de polegada. Por exemplo, T12
significa um bulbo tubular com diâmetro de 12/8 polegadas.
As características colorimétricas (temperatura de cor correlata, reprodução de
cores) e a eficácia da lâmpada fluorescente são determinadas pela composição e
espessura do pó fluorescente ("fósforo"). Os "fósforos" são compostos que emitem
luz por fluorescência quando expostos à radiação ultravioleta.
Na década de 1980 foi desenvolvida uma nova família de "fósforos",
conhecida comercialmente como "trifósforos", que é constituída de três compostos,
cada um com banda de emissão estreita e centrada nos comprimentos de onda do
azul, vermelho e verde respectivamente. A combinação adequada destes
compostos, junto a uma camada de halofosfato, possibilitou uma melhora no índice
de reprodução de cores e um aumento considerável na eficácia luminosa.
As lâmpadas fluorescentes de nova geração utilizam um tubo com diâmetro
menor (T8 em vez de T12) e o custo mais elevado do tri-fósforo é compensado pelo
aumento de eficiência resultante.
As lâmpadas fluorescentes tubulares são utilizadas para iluminação de
interiores em instalações comerciais, industriais e residenciais. A lâmpada
fluorescente não oferece riscos à saúde, pois a quase totalidade da radiação
ultravioleta emitida pela descarga é absorvida pelo pó fluorescente e pelo vidro do
tubo de descarga.
20
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
Lâmpadas Fluorescentes Compactas
A lâmpada fluorescente compacta CFL (“Compact Fluorescent Lamp”) foi
introduzida no mercado no início da década de 1980 para substituir a lâmpada
incandescente. Estas lâmpadas apresentam alguns detalhes construtivos que as
diferenciam das lâmpadas fluorescentes tubulares convencionais, porém, seu
princípio de funcionamento é idêntico.
Os modelos comerciais utilizam um tubo de vidro do tipo T4 ou T5, com
revestimento de “tri-fósforo” e filamentos nas suas extremidades. Existem diversas
formas construtivas para o tubo de descarga, sendo duas as mais comuns: um tubo
único curvado em “U” e dois tubos independentes, unidos por uma ponte.
A Figura 3.5 apresenta uma lâmpada fluorescente com dois tubos
independentes, mostrando um de seus filamentos e o percurso da descarga no
interior da lâmpada.
Figura 3.5 – Lâmpada fluorescente compacta com “starter” incorporado
A lâmpada fluorescente compacta, em geral só apresenta duas conexões
elétricas, uma vez que os filamentos encontram-se ligados em série através de um
“starter” (Figura 3.6), o qual fica alojado num invólucro na base da lâmpada. A
estabilização da lâmpada é feita através de um reator indutivo, conectado
externamente. Algumas lâmpadas já apresentam um reator incorporado na sua
base, em geral do tipo rosca Edison, que é utilizada em lâmpadas incandescentes.
O reator poder ser indutivo ou eletrônico, sendo este último mais leve de forma a
reduzir o peso do conjunto.
Figura 3.6 – Detalhe do starter
21
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
De forma generalizada e sucinta podemos descrever sobre o príncipio de
funcionamento do conjunto lâmpada e reator.
Ao se fechar o interruptor, ocorre no starter uma descarga de efeito corona, o
elemento bi metálico aquecido fecha o circuito, a corrente que passa aquece os
eletrodos da lâmpada. Depois de fechados os contatos (no starter), cessa a
descarga o que provoca rápido esfriamento do bi metálico, que dessa forma abrem
os contatos e cessa a corrente pelo starter. Em conseqüência da abertura do
contato, é gerado no reator uma sobre tensão que faz romper o arco, e o circuito
passa a fechar-se no interior da lâmpada. Os elétrons deslocando-se de um
filamento a outro, esbarram em seu trajeto com átomos do vapor de mercúrio que
provocam liberação de energia luminosa não visível (freqüências muito elevadas)
tipo radiação ultravioleta.
As radiações em contato com a pintura fluorescente do tubo, produzem
radiação luminosa visível. A tensão final no starter é insuficiente para gerar uma
nova descarga, o que faz com que o mesmo fique fora de serviço, enquanto a
lâmpada estiver acesa.
Como os reatores eletromagnéticos são bobinas (indutâncias), absorvem
potência reativa da rede e podem apresentar baixo fator de potência. Para melhorar
o fator de potência e eliminar o efeito da interferência em rádio e TV, o starter é
provido de um capacitor ligado em paralelo com o elemento bi metálico. Ainda, para
melhorar o FP e reduzir o efeito estroboscópico pode-se executar uma ligação em
paralelo de 2 lâmpadas fluorescentes, utilizando um reator duplo. Neste caso uma
das lâmpadas é ligada normalmente com o reator e a outra em série com um reator
e um capacitor de compensação constituindo um reator capacitivo.
Lâmpadas de Vapor de Sódio de Baixa Pressão
A energia emitida concentra-se, na maior parte, em duas linhas próximas de
ressonância, com comprimentos de onda de 589,0 e 589,6 nm. Como esses
comprimentos de onda são próximos daquele para a o qual a vista humana
apresenta um Maximo de acuidade visual, elas possuem grande eficiência
luminosa.
A pressão do vapor dentro do tubo de arco desempenha um papel
importante. Com a pressão muito baixa haverá poucos átomos de sódio na
descarga que se deseja excitar, ao passo que, pressões demasiadamente elevadas,
grande parte da radiação de ressonância do átomo de sódio se perde, por autoabsorção na própria descarga.
Sua composição espectral, sendo quase monocromática (luz amarela),
distorce as cores, impedindo seu uso em iluminação interior. Devido a sua alta
eficiência luminosa, são particularmente aplicáveis na iluminação de ruas com
pouco trafego de pedestres, túneis e auto-estradas.
Constam de um tubo de descarga interno, dobrado em forma de U, que
contem gás neônio e 0,5% de argônio em baixa pressão, para facilitar a partida da
lâmpada, e uma certa quantidade de sódio metálico, que será vaporizado durante o
funcionamento. Nas extremidades encontram-se os eletrodos recobertos com
óxidos emissores de elétrons. A fim de evitar-se a variação do fluxo luminoso com a
temperatura ambiente, o tubo de descarga é encerrado dentro de uma camisa
externa, na qual existe vácuo.
Durante a partida, a descarga elétrica inicia-se no gás neônio (provocando a
pequena produção de um fluxo luminoso de cor rosa), produzindo uma elevação de
22
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
temperatura que progressivamente causa a vaporização do sódio metálico. Dentro
de uns 15 min, a lâmpada adquire sua condição normal de funcionamento,
produzindo um fluxo luminoso amarelo, característico da descarga no vapor de
sódio.
A eficiência luminosa das lâmpadas vapor de sódio de baixa pressão, do tipo
tradicional, é da ordem de 100lm/W, e sua vida de 6000 h. Como todas as lâmpadas
de descarga elétrica exigem um reator e como seu fator de potencia é
extremamente baixo (cos φ ≈ 0,35), é necessário um capacitor para corrigi-lo.
Nos últimos anos, os fabricantes de lâmpadas elétricas têm lançado no
mercado novas linhas de lâmpadas de vapor de sódio com elevadíssimas
eficiências luminosas (183 lm/W para uma lâmpada de 180W) e vida bem mais
longa (18000 h). Conseguiu-se esse aumento de eficiência revestindo-se a face
interior da camisa de vácuo com uma camada refletora infravermelha de óxido de
Índio que, refletindo a radiação infravermelha produzida na descarga novamente
sobre o bulbo interno, permite que sua temperatura ideal (260º) seja mantida com
menos intensidade de corrente no arco elétrico. Por outro lado, a transmitância
dessa camada à luz é elevada, absorvendo pouco do fluxo luminoso produzido na
descarga.
Com esses aperfeiçoamentos e com a atual crise mundial de energia, a
lâmpada de sódio de baixa pressão torna-se opção atraente na iluminação de locais
onde não existam problemas de reprodução de cores.
3.3.2 Lâmpadas a Descarga de Alta Pressão
As lâmpadas à descarga de alta pressão, também conhecidas como
lâmpadas HID (High Intensity Discharge) utilizam vapores metálicos (em geral
mercúrio e/ou sódio) a pressões da ordem de 1 a 10 atmosferas e operam com uma
densidade de potência de arco da ordem de 20 a 200 W/cm. A radiação emitida
pela descarga apresenta uma distribuição espectral contínua, sobre a qual se
encontram superpostas as raias predominantes dos átomos que constituem o vapor
metálico. Os eletrodos são bastões irradiadores e o tubo de descarga tem
dimensões reduzidas (diâmetro de mm e comprimento de cm).
Existem basicamente três tipos básicos de lâmpadas comerciais: a) a
lâmpada de vapor de mercúrio de alta pressão; b) a lâmpada de sódio de alta
pressão, e c) as lâmpadas de alta pressão de vapores metálicos.
Lâmpada de Vapor de Mercúrio de Alta Pressão
A lâmpada de vapor de mercúrio de alta pressão HPM (High Pressure
Mercury), é constituída de um tubo de descarga transparente, de dimensões
reduzidas inserido em um bulbo de vidro, revestido internamente com uma camada
de "fósforo" para correção do índice de reprodução de cor.
O tubo de descarga contém vapor de mercúrio à pressão de 2 a 4 atmosferas
e argônio a 0.03 atmosferas. O argônio atua como gás de partida, reduzindo a
tensão de ignição e gerando calor para vaporizar o mercúrio. O tubo de descarga é
de quartzo para suportar temperaturas superiores a 340°C e evitar absorção da
radiação ultravioleta emitida pela descarga.
O bulbo de vidro transparente, com formato ovóide, contém nitrogênio,
23
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
formando uma atmosfera protetora para: reduzir a oxidação de partes metálicas,
limitar a intensidade da radiação ultravioleta que atinge o revestimento de "fósforo"
e melhorar as características de isolação térmica.
(a) Estrutura mecânica
(b) Detalhe do tubo de descarga
Figura 3.7 – Lâmpada de vapor de mercúrio de alta pressão
A estabilização da descarga é realizada através de um reator indutivo. A
tensão C.A. da rede é suficientemente elevada para realizar a ignição da descarga
de argônio entre o eletrodo auxiliar e o principal adjacente, que vaporiza o mercúrio
líquido e produz íons necessários para estabelecer o arco entre os eletrodos
principais. Após a ignição do arco principal, a queda de tensão sobre o resistor de
partida reduz a diferença de potencial entre os eletrodos auxiliar e principal
adjacente, extinguindo o arco entre ambos.
A tensão de ignição da lâmpada aumenta com a pressão vapor de mercúrio,
ou seja, com a temperatura do tubo de descarga. Quando se desliga uma lâmpada
alimentada por um reator indutivo convencional, a sua reignição só é possível após
3 a 5 minutos, intervalo de tempo necessário para o esfriamento da lâmpada e
conseqüente queda de pressão.
Figura 3.8 – Reator para lâmpada de vapor de mercúrio de alta pressão
Nos instantes iniciais da descarga, a lâmpada emite uma luz verde clara. A
intensidade luminosa aumenta gradativamente até estabilizar-se após 6 a 7
minutos, quando a luz se torna branca com uma tonalidade levemente esverdeada.
A descarga de mercúrio no tubo de arco produz uma energia visível na região
do azul e do ultravioleta. O fósforo, que reveste o bulbo, converte o ultravioleta em
luz visível na região do vermelho. O resultado é uma luz de boa reprodução de
24
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
cores com eficiência luminosa de até 60lm/W.
A luz emitida por uma lâmpada sem revestimento de fósforo, apresenta um
baixo índice de reprodução de cor (CRI = 20), devido à ausência de raias
vermelhas. O "fósforo" utilizado em lâmpadas de vapor de mercúrio de alta pressão
tem uma banda de emissão de 620 nm a 700 nm e consegue melhorar o
significativamente o índice de reprodução (CRI = 50).
É importante salientar que devido à emissão de ultravioleta, caso a lâmpada
tenha seu bulbo quebrado ou esteja sem o revestimento de fósforo, deve-se
desligá-la, pois o ultravioleta é prejudicial à saúde, principalmente em contato com a
pele ou os olhos.
A lâmpada de mercúrio apresenta fluxo luminoso elevado e vida útil longa,
porém, a sua eficácia luminosa é relativamente baixa. Este tipo de lâmpada é
utilizado em sistemas de iluminação de exteriores, em especial, na iluminação
pública urbana.
Lâmpada de Luz Mista
As lâmpadas de luz mista, como o próprio nome já diz, são uma combinação
de uma lâmpada vapor de mercúrio com uma lâmpada incandescente, ou seja, um
tubo de descarga de mercúrio ligado em série com um filamento incandescente. O
filamento controla a corrente no tubo de arco e ao mesmo tempo contribui com a
produção de 20% do total do fluxo luminoso produzido. A combinação da radiação
do mercúrio com a radiação do fósforo e a radiação do filamento incandescente,
produz uma agradável luz branca.
As principais características da luz mista são: substituir diretamente as
lâmpadas incandescentes em 220V, não necessitando de equipamentos auxiliares
(reator, ignitor e starter) e possuir maior eficiência e vida media 8 vezes maior que
as incandescentes.
Figura 3.9 – Lâmpada de luz mista
Este tipo de lâmpada apresenta um índice de reprodução de cor variando de
25
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
50 a 70, porém sua eficácia luminosa é baixa em razão da potência dissipada no
filamento, que determina a sua vida útil, em geral de 6000 horas a 10000 horas.
Esta lâmpada é utilizada no Brasil em sistemas de iluminação de interiores no
setor comercial em substituição às lâmpadas incandescentes.
Lâmpada de Vapor de Sódio de Alta Pressão
A lâmpada de vapor de sódio de alta pressão HPS (“High Pressure Sodium”),
é constituída de um tubo de descarga cilíndrico e translúcido, com um eletrodo em
cada extremidade. O tubo de descarga é sustentado por uma estrutura mecânica,
sob vácuo, no interior em um bulbo de vidro borosilicado, com formato tubular ou
elipsoidal.
Em lâmpadas convencionais, o tubo de descarga contém vapor de sódio a
pressão de 0.13 atmosferas, vapor de mercúrio a pressão de 0.5 a 2 atmosferas e
xenônio, que atua como gás de partida, gerando calor para vaporizar o mercúrio e o
sódio. O mercúrio, na forma de vapor e a uma pressão significativamente superior
ao sódio, reduz a perda por calor e eleva a tensão de arco da lâmpada.
O eletrodo é construtivamente similar ao da lâmpada de vapor de mercúrio de
alta pressão.
Figura 3.10 – Lâmpada de vapor de sódio de alta pressão
O bulbo das lâmpadas HPS é em geral transparente ou apresenta um
revestimento de “fósforo” neutro para tornar a superfície difusa, sem alterar a
distribuição espectral da luz emitida. A lâmpada de vapor de sódio convencional
apresenta, em geral, um baixo índice de reprodução de cor (CRI ≈ 20), porém, uma
elevada eficácia luminosa (120 lm/W para a lâmpada de 400 W) e vida útil longa (24
000 horas). No entanto, existem lâmpadas especiais que apresentam um elevado
índice de reprodução de cor (CRI = 85), porém, com uma eficácia luminosa de 80
lm/W.
Para a estabilização da lâmpada, utilizam-se reatores indutivos do mesmo
tipo usado em lâmpadas de vapor de mercúrio. Nas lâmpadas HPS convencionais,
esta função é desempenhada por um dispositivo externo à lâmpada, conhecido por
ignitor.
Quando se desliga uma lâmpada HPS alimentada por um reator indutivo com
ignitor convencional, a sua reignição só é possível após 3 a 7 minutos, intervalo de
tempo necessário para o esfriamento da lâmpada.
É indicada para iluminação de locais onde a reprodução de cor não é um
fator importante.
26
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
Lâmpadas de Vapor Metálico
A lâmpada de vapor metálico HPMH (High Pressure Metal Halide) é
construtivamente semelhante à lâmpada de mercúrio de alta pressão, ou seja,
utiliza um tubo de descarga de sílica fundida inserida no interior de um bulbo de
quartzo transparente. Os modelos mais comuns são do tipo lapiseira.
O tubo de descarga contém vapor de mercúrio, um gás para ignição (argônio)
e haletos metálicos. A temperatura de vaporização dos metais é em geral superior à
máxima temperatura suportável pelo material do tubo de descarga. Já o metal na
forma de um haleto vaporiza a uma temperatura significativamente inferior.
Geralmente utilizam-se iodetos, pois são quimicamente menos reativos. A adição de
metais introduz raias no espectro que melhoram as características de reprodução
de cores da lâmpada. Um ciclo regenerativo similar ao das lâmpadas
incandescentes halógenas ocorre nas lâmpadas HPMH.
Figura 3.11 – Lâmpada de vapor metálico
As lâmpadas de vapor metálico apresentam uma eficácia luminosa de 65 a
100 lm/W e um índice de reprodução de cores superior a 80. A sua vida útil é em
geral inferior a 8000 horas. São comercialmente disponíveis lâmpadas de 70 W a
2000 W, sendo utilizadas em aplicações onde a reprodução de cores é
determinante, como por exemplo, em estúdios cinematográficos, iluminação de
vitrines e na iluminação de eventos com transmissão pela televisão.
Lâmpadas de luz negra
São lâmpadas a vapor de mercúrio, diferindo destas somente no vidro
utilizado na confecção da ampola externa. Nesse caso utiliza-se o bulbo externo de
vidro com óxido de níquel (vidro de Wood), que sendo transparente ao ultra-violeta
próximo absorve em grande parte o fluxo luminoso produzido.
27
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
São usadas em exames de gemas e minerais, apuração de fabricações,
setores de correio, levantamento de impressões digitais, na indústria alimentícia
para verificar adulterações, etc.
4. Projeto de Iluminação
O projeto de iluminação tem por objetivo estabelecer o melhor sistema de
iluminação para uma dada aplicação, notando que muitas vezes a definição de
“melhor” é complexa e leva em conta fatores subjetivos. Na elaboração de um
projeto de iluminação são considerados, por um lado, os diferentes tipos de
lâmpadas e luminárias disponíveis comercialmente e, por outro lado, os requisitos
da aplicação, os quais incluem o tipo e o grau de precisão da atividade a ser
desenvolvida no local, as pessoas que desenvolverão essa atividade, etc.
De uma forma geral, o sistema de iluminação deve garantir níveis de
iluminamento médio adequados em função das características do local e da
atividade a ser desenvolvida. Para tanto, as normas técnicas possuem valores de
referência habitualmente utilizados em projetos de iluminação. Uma vez escolhida a
luminária a ser utilizada, a etapa final do projeto consiste em determinar o número
de luminárias necessárias para alcançar o valor de iluminamento médio
especificado e ainda proceder a ajustes de uniformização levando em conta a
simetria do local.
Define-se iluminamento médio (EM) em uma dada superfície como:
EM =
Em que:
φ
S
φ - é o fluxo luminoso total que atravessa a superfície (lm);
S - é a área da superfície considerada (m2).
A unidade do iluminamento é lm/m2, mais conhecida por lux. É através do
iluminamento médio que são fixados os requerimentos de iluminação em função da
atividade a ser desenvolvida em um determinado local.
Outro conceito fundamental em luminotécnica é o de curva de distribuição
luminosa (ver figura 4.1), descrita no item 2.1 desta apostila. Os valores de
intensidade luminosa são fornecidos considerando luminária equipada com fonte
luminosa padrão com fluxo luminoso total de 1000 lm. Caso a lâmpada produza um
fluxo diferente, os valores de intensidade luminosa deverão ser corrigidos
proporcionalmente.
Tem-se ainda o objetivo de eliminar o ofuscamento provocado pela
iluminação. O ofuscamento gera uma redução na capacidade de visualização dos
objetos e desconforto visual. Pode ser direto, isto é, ocorrendo pela visualização
direta da fonte de luz, que pode ser uma lâmpada ou luminária, podendo ser
neutralizado pela utilização de aletas ou difusores nas luminárias. Pode também ser
indireto, ocorrendo quando a reflexão da luz sobre o plano de trabalho atinge o
campo visual, podendo ser causado pelo excesso de luz no ambiente ou pelo mal
posicionamento das luminárias.
28
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
Figura 4.1 – Exemplo de curva de distribuição luminosa
4.1 Previsão de Carga (NBR 5410)
Como regra geral, a NBR 5410 estabelece que as cargas de iluminação
devem ser determinadas como resultado da aplicação da NBR 5413: Iluminância de
interiores – Procedimento. Como alternativa ao uso da NBR 5413, e
especificamente em unidades residenciais, a NBR 5410 apresenta o seguinte
critério de previsão de carga de iluminação para cada cômodo ou dependência:
A norma adverte que os valores indicados são para efeito de
dimensionamento dos circuitos, não havendo qualquer vínculo, com potência
nominal de lâmpadas.
Em cada cômodo ou dependência de unidades residenciais deve ser previsto
pelo menos um ponto de luz fixo no teto, com potência mínima de 100 VA,
comandado por interruptor de parede.
Tabela 4.1 – Exemplo do método da precisão de carga
Dependência
Dimensões – área
(m²)
Potência de iluminação (VA)
29
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
Sala
3,25 x 3,05 = 9,91
9,91m² = 6m² + 3,91m²
100VA
100VA
Copa
3,10 x 3,05 = 9,45
9,45m² = 6m² + 3,45m²
100VA
100VA
Cozinha
3,75 x 3,05 = 11,43
11,43m² = 6m² +4m² + 1,43m²
160VA
100VA + 60VA
Dormitório
3,25 x 3,40 = 11,05
11,05m² = 6m² +4m² + 1,05m²
160VA
100VA + 60VA
Banho
1,80 x 2,30 = 4,14
4,14m²
100VA
100VA
Nos próximos itens serão abordados os principais métodos para projeto de
iluminação, como o Método dos Lumens e o Método Ponto. O primeiro se destina
principalmente a projetar a iluminação de recintos fechados, onde a luz refletida por
paredes e teto contribui significativamente no iluminamento médio do plano de
trabalho (o plano onde serão desenvolvidas as atividades; por exemplo, o plano das
mesas em um escritório). O Método Ponto a Ponto se destina principalmente ao
projeto de iluminação de áreas externas, onde a contribuição da luz refletida pode
ser desprezada sem incorrer em erros significativos. Além disso, o Método Ponto a
Ponto pode ser utilizado como cálculo verificador de um projeto elaborado pelo
Método dos Lumens.
4.2 Métodos de Cálculo
4.2.1. Método dos Lumens ou do Fluxo Luminoso.
O Método dos Lumens tem por finalidade principal determinar o número de
luminárias necessárias para garantir um valor de iluminamento médio especificado a
priori. Ele pode ser resumido nos passos a seguir.
Passo 1
Estabelecer o iluminamento médio do local, em função das dimensões do
mesmo e da atividade a ser desenvolvida. Conforme mencionado anteriormente, as
normas técnicas possuem valores de referência para o iluminamento médio.
De acordo com a NBR 5413, para a determinação da iluminância conveniente
é recomendável considerar as seguintes classes de tarefas visuais.
30
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
Tabela 4.2 – Iluminância por classe de tarefas visuais
Iluminância (lux)
Tipo de atividade
A
20 – 30 – 50
Áreas públicas com arredores
escuros
Iluminação geral para áreas
50 – 75 – 100
Orientação simples para
usadas interruptamente ou com
permanência curta
tarefas visuais simples
100 – 150 – 200
Recintos não usados para
trabalho contínuo; depósitos
200 – 300 – 500
Tarefas com requisitos visuais
limitados, trabalho bruto de
maquinaria, auditórios
B
500 – 750 – 1000
Tarefas com requisitos visuais
normais, trabalho médio de
Iluminação geral para área de
maquinaria, escritórios
trabalho
1000 – 1500 – 2000
Tarefas com requisitos
especiais, gravação manual,
inspeção, indústria de roupas
C
2000 – 3000 – 5000
Tarefas visuais exatas e
prolongadas, eletrônica de
Iluminação
adicional
para
tamanho pequeno
tarefas visuais difíceis
5000 – 7500 – 10000
Tarefas visuais muito exatas,
montagem de microeletrônica
10000 – 15000 – 20000
Tarefas visuais muito especiais,
cirurgia
Classe
Nota: As classes, bem como os tipos de atividade não são rígidos quanto às iluminâncias limites recomendadas, ficando a
critério do projetista avançar ou não nos valores das classes/tipos de atividade adjacentes,dependendo das características do
local/tarefa.
Seleção de iluminância
Para determinação da iluminância conveniente é recomendável considerar os
seguintes procedimentos:
Da Tabela 4.2 constam os valores de iluminâncias por classe de tarefas
visuais. O uso adequado de iluminância específica é determinado por três fatores,
de acordo com a Tabela 4.3.
Tabela 4.3 – Fatores determinantes da iluminância adequada
Características da tarefa
Peso
e do observador
-1
0
+1
Idade
Inferior a 40 anos
40 a 55 anos
Superior a 55 anos
Velocidade e precisão
Sem importância
Importante
Crítica
Refletância do fundo da
Superior a 70%
30 a 70 %
Inferior a 30%
tarefa
O procedimento é o seguinte:
1. Analisar cada característica para determinar o seu peso (-1, 0 ou +1);
2. Somar os três valores encontrados, algebricamente, considerando o sinal;
3. Usar a iluminância inferior do grupo, quando o valor total for igual a –2 ou –3;
a iluminância superior, quando a soma for +2 ou +3; e a iluminância média
nos outros casos.
31
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
A maioria das tarefas visuais apresenta pelo menos média precisão.
No anexo I, onde estão os valores para iluminância previstos no item 5.3 da
NBR 5413 – Iluminação de interiores, para cada tipo de local ou atividade existem
três iluminâncias indicadas, sendo a seleção do valor recomendado feito da
seguinte maneira:
1. Das três iluminâncias, considerar o valor do meio, devendo este ser utilizado
em todos os casos;
2. O valor mais alto, das três iluminâncias deve ser utilizado quando:
a) A tarefa se apresenta com refletâncias e contrastes bastante baixos;
b) Erros são de difícil correção;
c) O trabalho visual é critico;
d) Alta produtividade ou precisão são de grande importância;
e) A capacidade visual do observador estão abaixo da media.
3. O valor mais baixo, das três iluminâncias, pode ser utilizado quando:
a) Refletâncias ou contrastes são bastante altos;
b) A velocidade e/ou não são importantes;
c) A tarefa é executada ocasionalmente.
Passo 2
Estabelecer o tipo de lâmpada e de luminária a serem utilizadas no local. A
experiência do projetista é muito importante neste passo, pois um determinado
conjunto lâmpada/luminária disponível comercialmente pode-se adaptar melhor a
algumas aplicações e não a outras. Por exemplo, iluminação fluorescente
convencional é bastante indicada para iluminação de escritórios, e iluminação
incandescente é a opção preferencial para galerias de arte, devido a sua excelente
reprodução de cores.
Passo 3
Para a luminária escolhida no passo anterior determina-se o Fator de
Utilização (Fu). Este coeficiente, menor ou igual a 1, representa uma ponderação
que leva em conta as dimensões do local e a quantidade de luz refletida por
paredes e teto. A contribuição das dimensões do local é feita através do chamado
Índice do Local (K) definido de acordo com:
K=
C⋅L
; onde:
H (C + L )
C - comprimento do local, considerando formato retangular (m);
L - largura do local (m);
H - altura de montagem das luminárias (m).
O índice do local permite diferenciar locais com mesma superfície total, mas
com formato diferente (quadrado, retangular, retangular alongado, etc.), e também
incorpora a influência da distância entre o plano das luminárias e o plano de
trabalho.
32
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
De posse do índice do local, o coeficiente de utilização é facilmente obtido
através de tabelas cujas outras variáveis de entrada são a fração de luz refletida por
paredes e teto.
Passo 4
Para o local de instalação determina-se o Fator de Depreciação (Fd). Este
coeficiente, menor ou igual a 1, representa uma ponderação que leva em conta a
perda de eficiência luminosa das luminárias devido à contaminação do ambiente.
Existem tabelas que fornecem valores deste coeficiente em função do grau de
contaminação do local e da freqüência de manutenção (limpeza) das luminárias.
Passo 5
Determina-se o fluxo luminoso total φ (em lúmen) que as luminárias deverão
produzir, de acordo com a seguinte expressão:
ϕ=
E⋅S
Fu ⋅ Fd
; onde:
E - iluminamento médio (em lux) estabelecido no Passo 1;
S = C x L - área do local (m2).
Passo 6
Determina-se o número necessário de luminárias NL:
NL =
ϕ
; onde:
ϕL
ϕ - fluxo luminoso total calculado no passo 5;
ϕ L - fluxo luminoso (em lúmens) de uma luminária (este valor é conhecido
uma vez escolhidas a luminária e a lâmpada - Passo 2).
Passo 7
Ajusta-se o número de luminárias de forma a produzir um arranjo
uniformemente distribuído (por exemplo, certo número de linhas cada uma com o
mesmo número de colunas de tal forma que o número de luminárias resulte o mais
próximo possível do valor determinado no Passo 6).
Passo 8
Uma vez ajustado o número efetivo de iluminarias por linha e coluna, efetuar
o cálculo da iluminancia efetiva no plano de trabalho.
33
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
4.2.2. Método Ponto a Ponto
Para descrever o Método Ponto a Ponto é imprescindível apresentar antes
duas leis básicas da Luminotécnica, a Lei do Inverso do Quadrado e a Lei dos
Cosenos. A Lei do Inverso do Quadrado estabelece que o iluminamento médio cai
com o quadrado da distância à fonte luminosa. De fato, conforme ilustra a Figura
4.2, o mesmo fluxo luminoso ∆φ atravessa as superfícies S1 e S2, situadas a
distâncias d1 e d2 da fonte luminosa, respectivamente.
Figura 4.2 – Lei do Inverso do Quadrado
Como o ângulo sólido correspondente às duas superfícies é o mesmo,
conclui-se que é válida a seguinte relação:
2
2
S1 ∆ω ⋅ d 1  d 1 
=
=  2 
2
S 2 ∆ω ⋅ d 2  d 2 
Por outro lado, da definição de intensidade luminosa I =
I=
2
∆ϕ
resulta:
∆ω
∆ϕ
∆ϕ
∆ϕ 2
=
=
⋅ d d = E d ⋅ d d2
∆ω  S d  S d
 2
d 
 d
Em que E(d) indica o iluminamento médio a uma distância genérica d da fonte
luminosa.
A equação E d =
I
é a expressão matemática da Lei do Inverso do
d2
Quadrado.
A Lei dos Cosenos estabelece que se a superfície (plana) considerada não
for normal à direção definida pela intensidade luminosa, o iluminamento médio na
superfície será menor que no caso da superfície ser normal e, ainda, a relação entre
ambos valores é dado pelo coseno do ângulo formado entre as normais das duas
superfícies.
34
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
Figura 4.3 – Lei dos Cosenos
Entre as superfícies S1 e S2 é válida a relação:
S1
= cos α
S2
∆ϕ
I ⋅ ∆ϕ
I ⋅ ∆ϕ
=
=
⋅ cosα = E1 ⋅ cosα
S 2  S1 
S1


 cosα 
Nestas condições, a relação entre os iluminamentos médios em S1 e S2 é:
E2 =
Que é a própria expressão matemática da Lei dos Cosenos.
O Método Ponto a Ponto permite calcular, em qualquer ponto do plano de
trabalho, o iluminamento médio causado por uma fonte luminosa localizada em
qualquer ponto do local. Inicialmente considere-se a situação da Figura 13.25. O
problema é determinar o iluminamento médio no plano horizontal no ponto P,
causado pela fonte luminosa.
Figura 4.4 – Método Ponto a Ponto
Destaca-se que a intensidade luminosa I(θ) é dada pela curva fotométrica da
luminária, considerada conhecida. O iluminamento no ponto P, no plano
perpendicular à intensidade luminosa, é calculado através da Lei do Inverso do
Quadrado:
EP =
I (θ )
I (θ )
I (θ )
=
=
⋅ cos 2 θ
2
2
2
D
h
 h 


 cosθ 
35
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
No ponto P, o iluminamento no plano horizontal é determinado através a Lei
dos Cosenos:
E PH = E P ⋅ cos θ =
I (θ )
⋅ cos 3 θ
2
h
Finalmente, considerando todas as luminárias existentes no local, o
iluminamento total no plano horizontal em P é determinado através de:
E PH _ TOTAL = ∑ E PH _ i
n
i =1
Em que n indica o número total de luminárias e EPH i é o iluminamento
horizontal em P causado pela luminária i.
Para obter o iluminamento médio do local, aplica-se esta equação a um
conjunto adequado de pontos de verificação e calcula-se finalmente a média
aritmética de todos os valores de iluminamento obtidos.
Na prática o iluminamento total em um determinado ponto tem contribuição
significativa apenas das luminárias mais próximas ao ponto, sendo que a
contribuição das luminárias distantes é muito pequena por causa da Lei do Inverso
do Quadrado. De todo modo, o cálculo do iluminamento através do Método Ponto a
Ponto é feito normalmente através de programa computacional, pois o cálculo
manual só é viável em casos simples com poucas luminárias e poucos pontos de
cálculo.
4.3 Exemplos de Cálculo de Iluminação
a) Método dos Lumens
Projetar o sistema de iluminação de um escritório com 18m de comprimento, 8m de
largura e 3m de altura (pé direito), com mesas de 0,8 metros de altura. As
luminárias serão Philips TCS 029, com duas lâmpadas fluorescentes de 32 W,
Branca Comfort. O teto está pintado de verde claro, as paredes estão de azul claro
e o chão está revestido com piso na cor marrom. O ambiente é considerado normal
com período de manutenção de 5.000 horas.
(I) aparelho de iluminação:
•
Luminária TCS 029
•
Duas lâmpadas TLDRS 32/64 – 2.500 lm ⇒ 2 x 2.500 = 5.000 lm
(II) da tabela de iluminâncias recomendadas (item 4.2 ou anexo I), adota-se E =
500lx
(III) tem-se
l = 18m
b = 9m
hm = 2,2m (luminária no teto e mesas a 0,8m).
B⋅L
18 ⋅ 9
=
≅ 2,7
da expressão K =
H M ( B + L) 2,2(18 + 9)
36
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
(IV) consultando a tabela (catálogo da luminária) de fator de utilização “Fu” para esta
luminária, com K = 2,5 e considerando para o local uma refletância 511 (50% teto,
10% parede, 10% piso), obtém-se Fu = 0,53;
(V) da tabela de fator de depreciação “Fd” (item 2.3), considerando ambiente normal
e manutenção a cada 5.000h, obtém-se Fd = 0,85;
500 ⋅ (18 ⋅ 9)
E⋅S
=
≅ 179.800 lm
Fu ⋅ Fd
0,53 ⋅ 0,85
ϕ 179.800
=
= 36 luminárias;
(VII) da expressão N L =
ϕL
5.000
(VI) da expressão ϕ =
(VIII) distribuição de luminárias:
b) Método Ponto a Ponto
Exemplo orientativo para leitura das curvas de distribuição luminosa (CDL), cálculo
da intensidade luminosa nos diferentes pontos e a respectiva iluminância. (Figura
4.5).
Consultando-se a luminária, cuja CDL está representada na figura 4.6 e supondo-se
que esta luminária esteja equipada com 2 lâmpadas fluorescentes LUMILUX®
36W/21 (Figura 4.7), qual será a Iluminância incidida num ponto a 30º de inclinação
do eixo longitudinal da luminária, que se encontra a uma altura de 2,00 m do plano
do ponto?
37
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
LUMILUX® 36W/21
ϕ = 3350 lm
Luminária para 2x LUMILUX® 36W/21
n=2
Na CDL, lê-se que:
I30° = 340 cd
Como este valor refere-se a 1000 lm, tem-se que:
340
I30º =
⋅ (2 ⋅ 3350) = 2278 cd
1000
Seguindo-se a fórmula:
E=
Iα
2
⋅ cos 3 a
h
I
E = 302 ⋅ cos3 30o
h
2278
E=
⋅ 0,65
4
E = 370lx
38
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
Exercícios Propostos
01)
Determinar o número de lâmpadas e de luminárias para iluminar uma fábrica
de móveis de 25X50X4m, cujo nível de iluminamento necessário é de 500 lux. O
teto e as paredes são claros. O período previsto para manutenção do sistema de
iluminação é de 5000 horas. O afastamento máximo entre luminárias é 0,9Xpé
direito. Mostre a disposição das luminárias no prédio.
02)
Um prédio industrial precisa ser iluminado, nele se fabricam equipamentos
muito volumosos. A indústria está instalada num prédio com as seguintes
características:
pé direito: 8m;
bancada de trabalho: 65cm,
largura do prédio:21m;
comprimento do prédio: 84m;
paredes de tijolo a vista
teto de concreto
No processo produtivo a indústria necessita de um nível de iluminamento de
600 lux, e não pode ter reprodução de cores parcial. Determine o número de
lâmpadas e de luminárias a serem instaladas neste prédio e represente a
disposição das luminárias na planta baixa. O afastamento máximo entre luminárias
é igual a 0,95 X pé direito, e a altura de montagem não pode ser inferior a 6,5 m.
03)
Se você fosse indagado sobre o tipo de iluminação mais adequado para
iluminar os ambientes relacionados abaixo, qual(ais) o(s) tipo(s) de lâmpadas que
você indicaria . Justifique sua resposta.
a) escritório
b) residência
c) indústria de borracha com pé direito de 7m
d) loteamento residencial (iluminação pública)
e) quadra de esportes
39
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
4)
Um galpão industrial é iluminado através de lâmpadas a vapor de mercúrio
de 400W, com fluxo luminoso inicial de 20.500 lumens. Calcular o iluminamento
num ponto P na horizontal iluminado por 4 refletores A, B, C e D, conforme figura
abaixo.
Nota: O pé útil é de 3 m.
40
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
Anexos:
I - NBR 5413:1992 - Iluminâncias de interiores
II – Tipos de luminárias e curvas CDL (LUMINE)
III – Eficiência aproximada de luminárias
IV – Tabela de eficiência de recinto
V – Tipo de luminária x Fator de depreciação
VI – Luminária Philips TCS 029
41
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
Anexo I - NBR 5413:1992 - Iluminâncias de interiores
1 - Acondicionamento
- engradamento, encaixotamento e
empacotamento ..................... 100 - 150 - 200
2 - Auditórios e anfiteatros
- tribuna...................................... 300 - 500 - 750
- platéia....................................... 100 - 150 - 200
- sala de espera........................... 100 - 150 - 200
- bilheterias.................................. 300 - 150 - 750
- salas de controle (quadro distribuidor) e salas
grandes de controle centralizado................ 300 500 - 750
- salas pequenas de controle
simples.......................................... 200 - 300 – 500
- parte posterior dos quadros de distribuição
(vertical)................ 100 - 150 - 200
- salas de centros telefônicos
automáticos............................. 100 - 150 - 200
7 – Cervejarias
3 - Bancos
- atendimento ao público............. 300 - 500 - 750
- máquinas de contabilidade........ 300 - 500 - 750
- estatística e contabilidade......... 300 - 500 - 750
- salas de datilógrafas.................. 300 - 500 - 750
- salas de gerentes...................... 300 - 500 - 750
- salas de recepção..................... 100 - 150 - 200
- salas de conferências................ 150 - 200 - 300
- guichês..................................... 300 - 500 - 750
- arquivos (incluindo acomodações para trabalhos
de menor importância).............................. 200 - 300
- 500
- arquivos.................................... 200 - 300 - 500
- saguão...................................... 100 - 150 - 200
- cantinas.................................... 100 - 150 - 200
- câmara de fermentação............ 100 - 150 - 200
- fervura e lavagem de barris...... 150 - 200 - 300
- enchimento (garrafas, latas,
barris)...................................... 150 - 200 - 300
8 - Cinemas e teatros
- sala de espetáculos:
- durante o espetáculo (luz de
guia)............................... 1
. durante o intervalo ................. 30 - 50 - 75
- sala de espera, “foyer”............. 100 - 100 - 200
- bilheterias................................ 300 - 500 - 750
9 - Consultórios médicos (ver 28)
4 Barbearias
- geral......................................... 150 - 200 - 300
10 - Corredores e escadas
5 - Bibliotecas
- geral ........................................ 75 - 100 - 150
- sala de leitura............................ 300 - 500 - 750
- recinto das estantes.................. 200 - 300 - 500
- fichário...................................... 200 - 300 - 500
11 - Correios e telégrafos (ver 3)
6 - Centrais elétricas
- dobragem, montagem, colagem,
etc.................................. 200 - 300 - 500
- corte, perfuração e costura...... 200 - 300 - 500
- gravação e inspeção................ 750 - 1000 - 1500
- equipamento de ar condicionado, instalação de
ventilação, condensadores de cinza, instalação
ventiladora para fuligem e cinza.................. 100 150 - 200
- ferramentas acessórias, como baterias
acumuladoras, tubulações alimentadoras de
caldeiras, compressores e jogos de instrumentos
afins................ 100 - 150 - 200
- plataformas de caldeiras........... 100 - 150 - 200
- alimentação de combustível...... 100 - 150 - 200
- transportadores de carvão, trituradores e
instalação para pó de carvão........................ 100 150 -200
- embasamento da turbina........... 100 - 150 - 200
- sala da turbina.......................... 100 - 150 - 200
- instalações de hidrogênio e CO .. 100 - 150 - 200
- salas para amolecimento de
água..............................................100 - 150 - 200
- laboratório químico................... 300 - 500 - 750
12 - Encadernação de livros
13 – Escolas
- salas de aulas.......................... 200 - 300 - 500
- quadros negros........................ 300 - 500 - 750
- salas de trabalhos manuais...... 200 - 300 - 500
- laboratórios
. geral....................................... 150 - 200 - 300
. local....................................... 300 - 500 - 750
- anfiteatros e auditórios:
. platéia.................................... 150 - 200 - 300
. tribuna.................................... 300 - 500 - 750
- sala de desenho...................... 300 - 500 - 750
- sala de reuniões...................... 150 - 200 - 300
- salas de educação física.......... 100 - 150 - 200
- costuras e atividades
semelhantes.................................... 300 - 500 - 750
- artes culinárias........................ 150 - 200 - 300
42
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
18 – Estaleiros
14 – Escritórios
- escritórios de:
. registros, cartografia, etc. ...... 750 - 1000 - 1500
. desenho, engenharia mecânica e
arquitetura.................... 750 - 1000 -1500
. desenho decorativo e esboço.... 300 - 500 – 750
- salão de montagem................. 150 - 200 - 300
- modelagem.............................. 300 - 300 - 750
- oficina de solda........................ 150 - 200 - 300
- rampa de lançamento:
. guindastes.............................. 100 - 150 - 200
. zonas de trabalho................... 150 - 200 - 300
. zonas de transporte................ 100 - 150 – 200
15 - Esportes (salão para)
19 - Fabricação manual de tapetes ou similares
- bilhares:
. geral...................................... 100 - 150 - 200
. mesas.................................... 300 - 500 - 750
- bocha...................................... 150 - 200 - 300
- boliche:
. local de arremesso e pista...... 150 - 200 - 300
. local dos pinos....................... 300 - 500 - 750
- bola ao cesto e voleibol:
. local de jogos......................... 150 - 200 - 300
. locais recreativos e de
treinamento................................... 100 - 150 - 200
- esgrima................................... 300 - 500 - 750
- frontão..................................... 300 - 500 - 750
- ginástica.................................. 150 - 200 - 300
- hóquei:
. locais grandes.......................... 300 - 500 - 750
. locais recreativos e de
treinamento.................................... 150 - 200 - 300
- futebol de salão:
. quadra................................... 150 - 200 - 300
. locais recreativos e de
treinamento................................... 100 - 150 - 200
- tamborete:
. quadra.................................... 150 - 200 - 300
. locais recreativos e de
treinamento.................................... 100 - 150 - 200
- piscina (iluminação geral) .......... 100 - 150 - 200
- patinação:
. corridas .................................. 150 - 200 - 300
. recreação ............................... 100 - 150 - 200
- pugilismo e luta livre:
. ringue..................................... 750 - 1000 - 1500
. locais recreativos e de
treinamento.................................... 150 - 200 - 300
- tênis:
. quadra de jogos...................... 300 - 500 - 750
. locais recreativos e de
treinamento.................................... 150 - 200 – 300
- geral........................................ 300 - 500 - 750
20 - Farmácias e drogarias (ver 28)
21 – Fundições
- área de carregamento e
enchimento...................................... 100 - 150 - 200
- fabricação de moldes e machos (trabalho
fino).................. 300 - 500 - 750
- fabricação de moldes e machos (trabalho
grosseiro) .......... 150 - 150 - 300
- moldagem grosseira ................. 150 - 200 - 300
- fundição e classificação de peças
fundidas............................ 200 - 300 - 500
- limpeza e acabamento ............. 150 - 200 - 300
- inspeção (material de
precisão)................................... 750 - 1000 - 1500
- inspeção (material grosseiro) .... 300 - 500 - 750
22 – Funilaria
- bancada, prensa, tesoura, estampagem,
máquinas para formar cilindros a frio, máquinas
perfuradoras ............................ 200 - 300 - 500
- inspeção de chapas de metal estanhado e
galvanizado, riscagem de desenhos em chapas de
metal ............................ 750 - 1000 - 1500
23 - Gabinetes dentários (ver 28)
24 - Galerias de artes (ver 58 e 61)
25 - Galvanoplastia e operações similares
- banho ...................................... 100 - 150 - 200
- polimento ................................. 150 - 200 - 300
16 - Estações ferroviárias e rodoviárias
26 – Garagens
- sala de espera .......................... 100 - 150 - 200
- escritórios e guichês................. 300 - 500 - 750
- sala de refeições...................... 100 - 150 - 200
- depósitos de bagagens............ 150 - 200 - 300
- plataformas.............................. 100 - 150 - 200
- lavatórios................................. 100 - 150 - 200
17 - Estações de tratamento de águas e esgotos
- operações químicas (laboratórios):
. geral....................................... 150 - 200 - 300
. mesa de trabalho.................... 300 - 500 – 750
- oficinas .................................... 150 - 150 - 300
- bancadas ................................. 300 - 300 - 750
- áreas de lubrificação ................ 100 - 100 - 200
- poços de lubrificação ............... 150 - 200 - 300
- lavagem ................................... 150 - 200 - 300
- estacionamento interno ............ 100 - 150 - 200
- loja .......................................... 300 - 500 - 750
27 - Hangares (ver 34)
- consertos e manutenção .......... 300 - 500 - 750
- revisão de motores ................... 300 - 500 - 750
43
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
28 – Hospitais
- sala dos médicos ou enfermeiras:
. geral ....................................... 100 - 150 - 200
. mesa de trabalho .................... 300 - 500 - 750
- quarto de preparação ............... 150 - 200 - 300
- arquivo .................................... 100 - 150 - 200
- farmácia:
. geral ....................................... 150 - 150 - 300
. mesa de trabalho .................... 300 - 500 - 750
- trabalho com radioisótopos:
. laboratório radioquímico ......... 300 - 300 - 750
. salão de medidas ................... 150 - 200 - 300
. mesa de trabalho .................... 300 - 500 - 750
- otorrinolaringologia:
. sala de exame ........................ 300 - 300 - 750
- autópsias:
. geral ....................................... 300 - 500 - 750
. depósitos de cadáveres .......... 100 - 150 - 200
- terapia:
. física ...................................... 150 - 200 - 300
. aplicada ................................. 150 - 200 - 300
- lavabos .................................... 100 - 150 - 200
- raio-X:
. radiografias, fluoroscopia e câmara
................................... 100 - 150 - 200
. radioterapia profunda e superficial
............................... 100 - 150 - 200
. exames de provas .................. 150 - 200 - 300
. arquivos de filmes revelados ... 150 - 200 - 300
. estocagem de filmes sem
revelações............................. 100 - 150 - 200
- dispensário:
. geral ...................................... 100 - 150 - 200
. mesa...................................... 300 - 500 - 750
. depósito de remédios ............. 100 - 150 - 300
- banheiros:
. geral ...................................... 100 - 150 - 200
. espelhos (iluminação
suplementar).................................. 200 - 200 - 500
- biblioteca................................. 300 - 500 - 750
- pronto-socorro:
. geral ...................................... 300 - 500 - 750
- corredores e escadas .............. 75 - 100 - 150
- escritórios (ver 14)
- cozinhas .................................. 150 - 150 - 300
- laboratórios de análises:
. sala de pesquisa .................... 150 - 200 - 300
. mesa de trabalho ................... 300 - 500 - 750
- salas de diagnósticos e terapêuticas:
. geral ...................................... 150 - 200 - 300
. mesa de diagnóstico .............. 300 - 500 - 750
- departamento cirúrgico:
. sala de operação (iluminação
geral)..................................... 300 - 500 - 750
. sala de esterilização ............... 300 - 500 - 750
- departamento dentário:
. sala de dentista (iluminação geral)
..................................... 150 - 200 - 300
- lavatórios ................................. 100 - 150 - 200
- departamento de maternidade:
. sala de partos (iluminação
geral)..................................... 150 - 200 - 300
. berçário ................................. 75 - 100 - 150
. sala de atendimento ao
berçário................................. 150 - 200 - 300
- lavanderia (ver 55)
- quartos particulares para pacientes:
. geral ....................................... 100 - 150 - 200
. cama ...................................... 150 - 150 – 300
29 - Hotéis e restaurantes
- banheiros ................................. 100 - 150 - 200
- espelhos (iluminação
suplementar)............................... 200 - 300 - 500
- corredores e escadas ............... 75 - 100 - 150
- lavanderia: (ver 55)
- sala de leitura:
. geral ....................................... 100 - 150 - 200
. mesa ...................................... 200 - 300 - 500
- cozinha:
. geral ....................................... 150 - 200 - 300
. local ....................................... 300 - 500 - 750
- quartos:
. geral ....................................... 100 - 150 - 200
. cama (iluminação
suplementar)............................... 150 - 200 - 300
. escrivaninha............................ 200 - 300 - 500
. penteadeiras ........................... 200 - 300 - 500
- salão de reuniões:
. salão de conferências ............. 100 - 150 - 200
. tablados ................................. 300 - 150 - 750
- exposições e demonstrações ... 200 - 300 - 500
- sala de reuniões de hóspedes ... 100 - 150 - 200
- restaurantes ............................. 100 - 150 - 200
- lanchonetes .............................. 150 - 200 - 300
- auto-serviço ............................. 150 - 200 - 300
- portaria e recepção .................. 150 - 200 - 300
- centro telefônico....................... 150 - 200 - 300
30 - Igrejas e templos
- nave, entrada, auditórios, sem
ofício....................................... 30 - 50 - 75
- nave, entrada, auditórios, com
ofício....................................... 100 - 150 - 200
- púlpito, com ofício.................... 200 - 300 - 500
31 - Indústrias alimentícias
- seleção de refugos ................... 150 - 200 - 300
- limpeza e lavagem.................... 150 - 200 - 300
- classificação pela cor (sala de
cortes)..................................... 750 - 1000 - 1500
- cortes e remoção de caroços e
sementes.............................. 150 - 200 - 300
- enlatamento:
. mecânico (correia
transportadora) ...................... 150 - 200 - 300
. manual ................................... 200 - 300 - 500
. inspeção de latas cheias
(amostras para ensaios) ......... 750 - 1000 - 1500
- trabalho com latas:
. inspeção ................................ 750 - 1000 - 1500
. selagem das latas ................... 150 - 200 - 300
. arranjo de latas e acondicionamento em caixas de
papelão....................................100 - 150 - 200
32 - Indústria de artigos de ourivesaria e
joalheria
- geral ........................................ 750 - 1000 - 1500
44
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
- local ........................................1500 - 2000 - 3000
33 - Indústria de automóveis
- construção de carrocerias e chassis, montagem
das partes componentes ................. 200 - 300 - 500
- linha de montagem dos
chassis.................................... 300 - 500 - 750
- montagem de carrocerias ......... 200 - 300 - 500
- acabamento e inspeção ........... 750 - 1000 - 1500
34 - Indústrias de aviões
- fabricação:
. perfuração, rebitagem e
pivotagem............................. 200 - 200 - 500
. cabines de pulverização ......... 300 - 500 - 750
. riscagem de chapas de alumínio, fabricação de
gabaritos ou modelos de braçadeiras, parte da
fuselagem, peças das asas,
etc...........................300 - 500 - 750
- solda:
. iluminação geral ..................... 150 - 200 - 300
. iluminação suplementar sobre o
trabalho.................. 1500 - 2000 - 3000
- montagem:
. trem de aterrissagem, montagens, peças das
asas, casco de fuselagem e outras peças
grandes................................. 300 - 500 - 750
- montagem final:
. colocação dos motores, peças das asas, trem de
aterrissagem, etc ................... 300 - 500 - 750
. inspeção da fuselagem completa e
equipamentos...... 300 - 500 - 750
. consertos das máquinasferramenta................ 300 - 500 - 750
35 - Indústrias de borrachas
- processamento de matérias-primas:
. trituração, vulcanização .......... 100 - 150 - 200
. calandragem .......................... 150 - 200 - 300
- outras operações:
. máquinas para pneumáticos de veículos,
mangueiras de borracha, moldagem por
compressão, moldagem por extrusão,
refinação................ 150 - 200 - 300
- inspeção final ......................... 750 - 1000 - 1500
36 - Indústrias de calçados
- couros:
. riscagem de modelos, cortes, costuras, formação
de pares e classificação............ 750 - 1000 - 1500
. pregação com tachas, colocação de solas,
pregueação, colocação nas fôrmas, colocação de
vira, enrijecimento, limpeza, tingimento e
polimento.................................. 750 - 1000 - 1500
- borracha:
. lavagem, tratamento de composto de borracha,
confecção de lençóis de
borracha....................................... 100 - 150 - 200
. envernizamento, vulcanização, calandragem,
corte da parte superior e
solas.......................................... 150 - 200 - 300
. rolamentos de solas, colagem do revestimento
interno, montagem e
acabamento................................... 300 - 500 - 750
37 - Indústrias de cerâmicas
- trituração, filtragem e prensa,
secagem................................. 100 - 150 - 200
- moldagem, acabamentos e
limpeza................................... 100 - 150 - 200
- coloração e vitrificação
(grosseira)............................... 300 - 500 - 750
- coloração e vitrificação
(delicada)............................... 750 - 1000 - 1500
- decoração manual .................. 750 - 1000 - 1500
38 - Indústrias de chapéus
- tingimento, impermeabilização, limpeza e
refinação ................. 300 - 500 - 750
- formação, dimensionamento, perfuração,
confecção de aba, acabamento e passagem a
ferro........................... 750 - 1000 - 1500
- costuras e guarnecimento .... 1500 - 2000 - 3000
39 - Indústrias de cimentos
- moagem, fornos ...................... 100 - 150 - 200
- ensacamento ........................... 100 - 150 - 200
- escalas, painéis e instrumentos .. 300 - 500 - 750
40 - Indústrias de confeitos
- seção de chocolates:
. quebra, seleção, extração de gordura, alisamento
e purificação, trans...................... 150 - 200 - 300
- fabricação de balas ................. 300 - 500 - 750
- recheios:
. mistura, fervura, amassamento . 150 - 200 - 300
. decoração manual .................. 300 - 500 - 750
- confeitos consistentes:
. mistura, fervura,
amassamento.................................. 150 - 200 - 300
. corte, classificação e
acondicionamento......................... 300 - 500 - 750
41 - Indústrias de conservas de carnes
- abate de gado ......................... 100 - 150 - 200
- limpeza e corte ........................ 300 - 500 - 750
- cozimento, moagem, enlatamento e
acondicionamento ...... 150 - 200 - 300
42 - Indústrias de couros
- tanques .................................... 100 - 150 - 200
- limpeza, curtimento, estriagem,
tingimento................................ 100 - 150 - 200
- divisão, descarnamento e
preparação.............................. 150 - 200 - 300
- acabamento e inspeção............ 300 - 500 - 750
43 - Indústrias de fumos
- secagem, rasgamento, corte e
mistura.................................... 150 - 200 - 300
45
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
- preparação de melados, essências e
goma.................... 150 - 200 - 300
- inspeção e classificação ........ 750 - 1000 - 1500
- máquinas para cigarros, charutos e
filtros...................... 300 - 500 - 750
- encarteiramento e
empacotamento.......................... 300 - 500 - 750
44 - Indústrias de gelo
- fornos mecânicos e tanques de cristalização,
vasos de evaporação, filtragem,
alvejamento...................................... 150 - 200 - 300
- caldeiras de engrossamento,
extração, filtragem e equipamento de filtração,
eletrólise .... 150 - 200 - 300
- indústria e reparação de relógios, cronômetros e
equipamento de precisão:
. geral ................................... 1500 - 2000 - 3000
- geral ......................................... 150 - 200 - 300
50.1 - Indústrias de sabão
45 - Indústrias de gravação de desenhos e
dizeres
- fervura, cortes, fabricação de pó e
flocos............................... 150 - 200 - 300
- prensagem, acondicionamento e embalagem,
enchimento das caixas de papelão com sabão em
pó e acondicionamento das
caixas............................... 150 - 200 - 300
- geral ......................................1500 - 2000 - 3000
46 - Indústrias de luvas
- cortes, prensagem, perfuração...750 - 1000 - 1500
- confecção de malhas,
classificação............................ 300 - 500 - 750
- costuras, guarnecimento,
inspeção.......................... 1500 - 2000 - 3000
47 - Indústrias de materiais elétricos e
telecomunicações
- impregnação ............................ 150 - 200 - 300
- isolação ................................... 300 - 500 - 750
- enrolamento, bobinagem .......... 300 - 500 - 750
- ensaios, inspeção ..................... 300 - 500 - 750
- trabalhos mecânicos e de montagem (ver 33)
48 - Indústrias metalúrgicas
- usinagem grosseira e trabalhos de
ajustador............................. 150 - 200 - 300
- usinagem média e trabalhos de ajustador,
trabalhos grosseiros de plainas, tornos e
polimento.... 300 - 500 - 750
- usinagem de precisão de trabalhos de ajustador,
máquinas de precisão automática, plainamento,
tornos de precisão e polimento de alta
qualidade...... 750 - 1000 - 1500
- usinagem de alta precisão e trabalhos de
ajustador ......... 1500 - 2000 - 3000
49 - Indústrias de papéis
- abertura e trituração,
calandragem.................................... 150 - 200 - 300
- máquinas de papel, cortes, usinagem e
refinação............... 150 - 200 - 300
- máquinas de papel – lado
úmido...................................... 150 - 200 - 300
- máquinas de papel – lado seco, inspeção,
laboratório ...... 300 - 500 - 750
50 - Indústrias químicas
- fornos de operação manual, secadores
estacionários, caldeiras
e tanques de
cristalização.......................................... 150 - 200 300
51 - Indústrias têxteis
- algodão:
. abertura de fardos, batedores, misturas,
classificação ........... 150 - 200 - 300
. cardação, estiragem, engomagem, enrolamento
de bobinas e carretéis, fiação .................. 200 - 300
- 500
. espulagem, classificação,
urdimento.............................. 300 - 500 - 750
. preparação dos rolos de urdume
................................................. 300 - 500 - 750
. tecelagem .............................. 300 - 500 - 750
. inspeção (peças
estacionárias).................................... 300 - 500 750
. inspeção (peças em movimento
rápido)........................ 750 - 1000 -1500
. engrupagem automática ......... 750 - 1000 - 1500
. engrupagem manual ............... 300 - 500 - 750
- sedas e fibras sintéticas:
. desengomagem, tingimento,
secagem................................ 150 - 200 - 300
. enrolamento de bobinas e carretéis, retorção
.................. 150 - 200 - 300
. urdimento, fiação .................... 300 - 500 - 750
. tecelagem .............................. 300 - 500 - 750
- lã:
. abertura de fardos, batedores, misturas,
classificação ........... 150 - 200 - 300
. lavagem, massaroqueiras ....... 150 - 200 - 300
. mistura ................................... 150 - 200 - 300
. inspeção ................................ 300 - 500 - 750
. cardação, estiragem, engomagem, retorção,
enrolamento de espulas ............. 150 - 200 - 300
. fiação (branca) ........................ 150 - 200 - 300
. fiação (colorida) ...................... 300 - 500 - 750
. tecelagem (branca) ................. 300 - 500 - 750
. tecelagem (colorida) ............... 750 - 1000 - 1500
. urdimento ............................... 300 - 500 - 750
. engrupagem ........................... 150 - 200 - 300
52 - Indústrias de tintas
- geral ........................................ 150 - 200 - 300
- igualação de cores de acordo com os padrões
(localmente na fábrica) .............. 750 - 1000 - 1500
46
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
53 - Indústrias de vestuário
- inspeção do material ............. 1500 - 2000 - 3000
- corte e passagem .................... 750 - 1000 - 1500
- costura e guarnecimento ......... 750 - 1000 - 1500
- dimensionamento, plainagem, lixamento grosso,
aparelhamento semipreciso, colagem, folheamento
e montagem ......... 200 - 300 - 500
- aparelhamento de precisão, lixamento fino e
acabamento .... 300 - 500 - 750
54 - Indústrias de vidros
60 - Moinhos de farinhas
- salas de mistura e salões de fornos, moldagem e
pressão, resfriamento e sopramento à
maquina............................... 150 - 200 - 300
- esmerilhamento, corte dimensional,
prateamento....... 300 - 500 - 750
- esmerilhamento fino, polimento,
chanframento.............. 300 - 500 - 750
- gravação, polimento e
inspeção.............................. 750 - 1000 - 1500
- moagem, peneiramento,
purificação............................... 150 - 200 - 300
- embalagem .............................. 150 - 200 - 300
- inspeção do produto ................ 300 - 500 - 750
- limpeza de peneiras, passagem, inspeção de
tanques ................ 150 - 200 - 300
55 – Lavanderias
- lavagem de roupas .................. 150 - 200 - 300
- passagem de peças a ferro, pesagem, contagem
e marcação .................................... 150 - 200 - 300
- calandragem, classificação ...... 150 - 200 - 300
- passagem manual a ferro de peças delicadas
(saias e golas de vestidos) ............ 300 - 500 - 750
56 – Lavatórios
- geral ........................................ 100 - 150 - 200
- espelho ................................... 200 - 300 - 500
57 - Locais de armazenamento
- armazéns gerais (não usados
freqüentemente)....................... 75 - 100 - 150
- armazéns de fábricas (usados freqüentemente):
. armazenamento de volumes
grandes................................. 150 - 200 - 300
. armazenamento de volumes
pequenos.............................. 150 - 200 - 300
. armazenamento de volumes muito
pequenos.................... 200 - 300 - 500
58 – Lojas
- vitrinas e balcões (centros comerciais de grandes
cidades):
. geral .................................... 750 - 1000 - 1500
. iluminação suplementar com facho
concentrado............. 3000 - 5000 - 7500
- vitrinas e balcões (outros locais fora dos centros
comerciais):
. geral ....................................... 300 - 500 - 750
. iluminação suplementar com facho
concentrado............. 1000 - 1500 - 2000
- interior de:
. loja de artigos diversos ........... 300 - 500 - 750
. centros comerciais .................. 300 - 500 - 750
. outros locais ........................... 300 - 300 - 750
59 - Marcenaria e carpintaria
- serragem e aparelhamento, trabalho
grosseiro.................... 150 - 200 - 300
61 – Museus
- geral ......................................... 75 - 100 - 150
- quadro (iluminação
suplementar)........................................... 150 - 200 300
- esculturas e outros objetos ....... 300 - 500 - 750
62 – Padarias
- sala de mistura ......................... 150 - 200 - 300
- porta-massa (iluminação
vertical).......................................... 100 - 150 - 200
- sala de fermentação ................. 100 - 150 - 200
- sala de preparação ................... 150 - 200 - 300
- espaço de forno ....................... 150 - 200 - 300
- decoração de moldagem .......... 200 - 300 - 500
- sala de embalagem .................. 150 - 200 - 300
63 – Pinturas
- imersão, pulverização, remoção de camadas
antigas, lixamento, pintura e
acabamento............................... 200 - 300 - 500
- pintura e acabamento de alta
qualidade................................ 300 - 500 - 750
- pintura e acabamento de qualidade superior
(automóvel, piano, etc.) ................. 750 - 1000 1500
- polimento e brunimento............ 200 - 300 - 500
64 - Produtos de papel (caixas de papelão)
- sala de fabricação .................... 200 - 300 - 500
- armazenamento ....................... 100 - 150 - 200
65 – Residências
- salas de estar:
. geral ....................................... 100 - 150 - 200
. local (leitura, escrita, bordado,
etc.)....................................... 300 - 500 - 750
- cozinhas:
. geral ....................................... 100 - 150 - 200
. local (fogão, pia, mesa) ........... 200 - 300 - 500
- quartos de dormir:
. geral ....................................... 100 - 150 - 200
. local (espelho, penteadeira,
cama).................................... 200 - 300 - 500
- hall, escadas, despensas, garagens:
. geral ....................................... 75 - 100 - 150
. local ....................................... 200 - 300 - 500
47
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
- banheiros:
. geral ....................................... 100 - 150 - 200
. local (espelhos) ....................... 200 - 300 - 500
66 - Restaurantes (ver 29)
. estereotipagem ...................... 200 - 300 - 500
- litografia:
. gravação, tiragem de provas .. 200 - 300 - 500
. retocagem e inspeção ............ 300 - 500 - 750
. preparação de cores .............. 300 - 500 - 750
. cobrimento (máscaras) ........... 300 - 500 - 750
67 – Siderúrgicas
73 - Trabalhos com couros
- depósito de matérias-primas .... 100 - 150 - 200
- áreas de carregamento ............. 150 - 200 - 300
- enchimento de fornos:
. poço de resíduos .................... 150 - 200 - 300
. aberturas para inspeções ........ 150 - 200 - 300
- fundição de lingotes ................. 150 - 200 - 300
- depósitos de lingotes ............... 150 - 200 - 300
- conserto de portas do forno e material
refratário..................... 150 - 200 - 300
- depósito de refugo ................... 150 - 200 - 300
- fabricação de aço .................... 150 - 200 - 300
- compartimento de trituração .... 150 - 200 - 300
- prensagem, enrolamento e
polimento.............................. 750 - 1000 - 1500
- inspeção, classificação, corte e
costura...................... 750 - 1000 - 1500
74 - Tratamento de carvão
- trituração, peneiramento,
lavagem.................................. 150 - 200 - 300
- classificação (correia
transportadora)............................... 200 - 300 - 500
68 – Soldas
75 - Usinas de aço
- iluminação geral ....................... 150 - 200 - 300
- solda de arco de precisão
(manual).............................. 1500 - 2000 - 3000
- forjas ....................................... 150 - 200 - 300
- laminação:
. uma fase de laminação, laminação a quente de
tiras, laminação a frio de tiras e
chapas.................................. 150 - 200 - 300
. trefilação de tubos, vergalhões e
fios............................ 150 - 200 - 300
- fabricação de chapas:
. estanhagens, galvanização, laminação a
frio..................... 150 - 200 - 300
- salas de máquinas ................... 150 - 200 - 300
- inspeção:
. chapas pretas, chapas
laminadas........................................ 300 - 500 - 750
. chapas estanhadas e outras superfícies
claras................... 300 - 500 - 750
69 – Tapeçarias
- estofamento de móveis ............ 300 - 500 - 750
70 - Terminais de vídeo
- leitura de documentos (para
datilografia)................................ 300 - 500 - 750
- teclado .................................... 300 - 300 - 300
71 – Tinturarias
- marcação, classificação, lavagem e
limpeza......................... 150 - 200 - 300
- inspeção e remoção de
manchas.................................... 1500 - 2000 - 3000
- passagem de roupas (a máquina ou
manual)............. 300 - 500 - 750
- consertos e modificações ....... 750 - 1000 - 1500
72 – Tipografias
- fundição de tipos:
. confecção de matrizes ............ 300 - 500 - 750
. fundição de tipos (mecânica ou manual),
classificação ....... 200 - 300 - 500
- oficinas tipográficas:
. inspeção de cores .................. 750 - 1000 - 1500
. montagem de tipos na máquina, sala para a
montagem manual de tipos ............ 200 - 500 - 750
. impressão .............................. 200 - 300 - 500
. mesas de fôrmas .................... 300 - 500 - 750
. revisão ................................... 300 - 500 - 750
- seção eletroquímica:
. gravação, retocagem e acabamento de
matrizes..................................... 300 - 500 - 750
76 - Usinas de açúcar
- moagem, mistura, fervura,
transporte................................ 150 - 200 - 300
- usinagem centrífuga, purificação,
peneiramento................... 300 - 500 - 750
- Inspeção de cor ....................... 750 - 500 - 750
- armazenamento ........................ 100 - 150 - 200
77 - Usinas de leite
- sala de esterilização, armazenamento de
garrafas, instalações de lavagem de latas para
leite, instalações de resfriamento, salão de
resfriamento, pasteurização e separação de
cremes .................................... 150 - 200 - 300
- classificação de garrafas .......... 150 - 200 - 300
- inspeção na máquina de lavar .. 300 - 500 - 750
- inspeção durante o
enchimento...................................... 300 - 500 - 750
- sala de pesagens ..................... 100 - 150 - 200
- balanças .................................. 150 - 200 - 300
- laboratórios .............................. 300 - 500 - 750
48
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
Anexo II –Tipos de Luminárias e curvas CDL (LUMINE)
Descrição
Tipo de
iluminação
A1
Luminária de embutir para
lâmpada refletora elíptica
– teto
Direta
A1.1
Luminária de embutir para
lâmpada refletora
– teto
Direta
A1.2
Luminária refletora de embutir
para lâmpada de descarga de
alta pressão
– teto
Direta
A2
Luminária refletora suspensa
para lâmpada fluorescente
– teto
Direta
A2.1
Refletor suspenso
- teto
Direta
A3
Luminária de embutir para
lâmpadas fluorescente
compacta e incandescente
– teto
Direta
B2
Luminária de sobrepor para
lâmpadas fluorescentes e
incandescente
– teto
Direta
Tipo
Esquema
CDL
49
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
Descrição
Tipo de
iluminação
B4
Luminária de sobrepor para
lâmpada fluorescente tubular
– teto
Direta
C2
Luminária de sobrepor com
plafonier para lâmpada
fluorescente tubular
– teto
Direta
C4
Luminária de sobrepor e de tipo
Spots para lâmpadas
fluorescentes e incandescente
nuas
– teto
Direta
D2
Luminária de sobrepor para
iluminação semi-indireta
– teto
Semi-indireta
E2
Luminária de sobrepor para
iluminação indireta
– parede
Indireta
E3
Refletor de sobrepor para
iluminação indireta
- baixa
Indireta
Tipo
Esquema
CDL
50
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
Anexo III – Eficiência Aproximada de Luminárias
51
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
Anexo IV – Tabela de Eficiência do Recinto
52
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
53
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
54
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
55
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
Anexo V – Tipo de luminária x Fator de depreciação
Tipo de Aparelho
Aparelhos para embutir lâmpadas incandescentes
Aparelhos para embutir lâmpadas refletoras
Calha aberta e chanfrada
Refletor industrial para lâmpadas incandescentes
Luminária comercial
Luminária ampla utilizada em linhas contínuas
Refletor parabólico para duas lâmpadas incandescentes
Refletor industrial para lâmpada VM
Aparelho para lâmpada incandescente para iluminação indireta
Luminária industrial tipo Miller
Luminária com difusor de acrílico
Globo de vidro fechado para lâmpada incandescente
Refletor com difusor plástico
Luminária comercial para lâmpada high output colméia
Luminária para lâmpada fluorescente para iluminação indireta
Fd
0,85
0,8
0,75
0,7
0,6
56
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
Anexo VI – Luminária Philips TCS 029
57
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
58
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
59
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica
Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas
Referências Bibliográficas
1. PHILIPS. Iluminação – Noções Básicas de Iluminação. Informação de produto
– Informação de Aplicação.
2. OSRAM. Manual Luminotécnico Prático. 2000.
3. LUMICENTER - Engenharia de Iluminação. Informações Técnicas. Disponível
em: <http://www.lumicenter.com/catalogo.php>. Acesso em: 10 mar. 2009.
4. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR-5413 - Iluminância
de Interiores. Rio de Janeiro, 1992.
5. FONSECA, Rômulo Soares. Iluminação Elétrica. McGraw-Hill do Brasil.
6. MOREIRA, Vinicius de Araújo. Iluminação e Fotometria – Teoria e Aplicação.
3. ed. rev. e amp. Edgard Blucher.
7. SILVA, Mauri Luiz da. Luz Lâmpadas & Iluminação. 3. ed. Ciência Moderna.
8. RODRIGUES, Pierre. Manual de Iluminação Suficiente. PROCEL – Programa
Nacional de Conservação de Energia Elétrica, 2002.
9. COTRIM, Ademaro A. M. B. Instalações Elétricas. Revisão e adaptação
técnica em conformidade com a NBR 5410 de Geraldo Kindermann. 4. ed. São
Paulo: Prentice Hall, 2006. 678 p.
60
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Elétrica