Utilização de Software avançado para projetos de iluminação

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(1)UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA. YURY RIBEIRO DA CRUZ MELO. UTILIZAÇÃO DE SOFTWARE AVANÇADO PARA PROJETOS DE ILUMINAÇÃO. São Cristóvão - SE 2015.

(2) UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA. YURY RIBEIRO DA CRUZ MELO. UTILIZAÇÃO DE SOFTWARE AVANÇADO PARA PROJETOS DE ILUMINAÇÃO. Trabalho de Conclusão de Curso submetido ao Departamento. de. Engenharia. Elétrica. da. Universidade Federal de Sergipe como parte dos requisitos necessários para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Elétrica com habilitação em Eletrônica.. Orientador: Prof. Dr. Milthon Serna Silva.. São Cristóvão - SE 2015.

(3) UTILIZAÇÃO DE SOFTWARE AVANÇADO PARA PROJETOS DE ILUMINAÇÃO. Trabalho de Conclusão de Curso submetido ao corpo docente do Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Sergipe (DEL/UFS) como parte dos requisitos para obtenção do grau de Bacharel em Engenharia Eletrônica.. BANCA EXAMINADORA:. _________________________________________________. Prof. Milthon Serna Silva, D.Sc. - Orientador Universidade Federal de Sergipe - CCET/DEL. _________________________________________________. Prof. Dr. Gustavo Pérez. Alvarez Universidade Federal de Sergipe - CCET/DEL. _________________________________________________. Prof. Dra. Andréa Araújo Souza Universidade Federal de Sergipe - CCET/DEL. São Cristóvão - SE 2015.

(4) AGRADECIMENTOS Começo agradecendo aos meus pais, Osvaldina e Gilson, por todo o apoio e carinho durante a minha jornada Agradeço a todos da turma 2007, que durante esta longa jornada cheia de percalços e alegrias cada um conseguiu o seu êxito. Não tem como colocar o nome de todos mas gostaria de agradecer a Roberto, Cristiano, Balbino, Renan, Tais, Bruno, Fillipe, Leonardo Santana, Lucas Barros, Lucas Emanuel, Danilo Viana e também ao pessoal das outras turmas José Raimundo, Mateus Ventura, Ícaro, Dami Dória, Marcos Hagge e Levi. Aos técnicos do DEL, que sempre tentaram ajudar os alunos. Aos professores do DEL, que ao longo desta jornada transmitiram seus conhecimentos aos alunos. Quero agradecer especialmente ao professor Dr. Milthon Serna Silva, pela indicação do tema e orientação deste trabalho. Agradeço a Raianny Rodrigues pela ajuda na parte introdutória deste trabalho. Ao síndico, Luiz Azevedo, e aos funcionários, Martins, Claudemir e André do condomínio Grand Parc Jardins. Ao representante da LUMICENTER em Aracaju, Murilo Gomes, pelas informações recebidas a respeito das luminárias e conhecimentos técnicos na área de iluminação e a Giselle Beckert pela presteza em fornecer informações a respeito dos preços e sobre os produtos oferecidos pela LUMICENTER. Agradeço a todos que ajudaram direta ou indiretamente nesta jornada..

(5) Demorou, mas chegou!.

(6) MELO, Yury R.C. Utilização de Software Avançado para Projetos de Iluminação. 2015. Trabalho de Conclusão de Curso - Curso de Engenharia Elétrica com Habilitação em Eletrônica, Departamento de Engenharia Elétrica, Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, 2015.. RESUMO O presente trabalho aborda o estudo de caso sobre a iluminação da garagem de um condomínio residencial localizado na cidade de Aracaju-SE, mostrando o estado atual do sistema de iluminação e o motivo da sua reestruturação. Devido à grande evolução na área da iluminação, foram escolhidos sistemas que utilizam os modelos T8 e T5 de lâmpadas fluorescentes tubular e lâmpadas LED, para saber qual sistema possui o melhor custo x benefício de implantação e manutenção. A fim de auxiliar no projeto luminotécnico, foi utilizado o programa computacional DIALux, sendo seu uso específico para projetos de iluminação. O DIALux oferece inúmeras vantagens ao projetista, duas delas são: utilizar as luminárias desenvolvidas pelos melhores e renomados fabricantes, e poder modelar o ambiente a ser projetado em 2D e 3D, permitindo ao projetista visualizar o comportamento da luz no ambiente.. Palavras-chave: DIALux, Eficiência Energética, Sistemas de Iluminação..

(7) ABSTRACT This paper is about the case study on the lighting of residential condominium’s garage, located in the city of Aracaju- SE, showing the current state of the lighting system and the reason for its restructuring. Due to the great evolution in lighting systems, were chosen the T8 and T5 models of tubular fluorescent and LED lamps, to know which system has the best cost -benefit ratio of deployment and maintenance. To assist in the lighting project, were used DIALux computer program, which is specific for lighting projects. The DIALux offers numerous advantages to designer, two of them are: using the luminaires designed by the best and renowned manufacturers, and be able model the projected space in 2D and 3D, allowing the designer visualize the behavior of light in that space.. Keywords: DIALux, Energy Efficiency, Lighting Systems..

(8) LISTA DE FIGURAS Figura 1 – Espectro eletromagnético ....................................................................................... 18 Figura 2 – Representação do fluxo luminoso .......................................................................... 19 Figura 3 – Esfera integradora .................................................................................................. 19 Figura 4 – Representação da intensidade luminosa ................................................................. 20 Figura 5 – Goniofotômetro ...................................................................................................... 20 Figura 6 – Curva de Distribuição Luminosa ........................................................................... 21 Figura 7 – Representação da iluminância ................................................................................ 22 Figura 8 – Luxímetro Minipa modelo MLM-1011 ................................................................. 22 Figura 9 – Representação da luminância ................................................................................. 23 Figura 10 – Temperatura de Cor .............................................................................................. 23 Figura 11 – Tipos de projetos no DIALux .............................................................................. 29 Figura 12 – Simulação da luz natural ...................................................................................... 29 Figura 13 – Instalando os plug-ins das luminárias .................................................................. 30 Figura 14 – Importação do arquivo .dwg para o DIALux ....................................................... 31 Figura 15 – Uso do renderizador POV-RAY .......................................................................... 31 Figura 16 – Localização do condomínio ................................................................................. 32 Figura 17 – Planta baixa do pavimento E1 .............................................................................. 33 Figura 18 – Vista da entrada da garagem ................................................................................ 33 Figura 19 – Vista parcial do pavimento E1 pela manhã .......................................................... 34 Figura 20 – Planta baixa do pavimento E2 .............................................................................. 34 Figura 21 – Vista parcial do pavimento E2 pela manhã .......................................................... 35 Figura 22 – Vista parcial do pavimento E2 pela manhã em outro ângulo ............................... 35 Figura 23 – Lâmpada e luminária do sistema de iluminação atual ........................................ 36 Figura 24 – Luminária instalada no hall do elevador .............................................................. 36 Figura 25 – Localização das luminárias e seus respectivos circuitos no pavimento E1 ......... 39 Figura 26 – Localização das luminárias e seus respectivos circuitos no pavimento E2 ......... 39 Figura 27 – Distribuição da luz pela luminária LMTPE27 ..................................................... 40 Figura 28 – Lâmpada T8 e luminária com refletor .................................................................. 41 Figura 29 – Ponto escuro do pavimento E1 pela manhã ......................................................... 41 Figura 30 – Ponto escuro do pavimento E1 às 20h ................................................................ 42 Figura 31 – Ponto escuro do pavimento E1 às 20h em outro ângulo ...................................... 42 Figura 32 – Ponto escuro do pavimento E1 às 22h ................................................................. 42 Figura 33 – Vista do corredor paralelo à parede sul do pavimento E1 às 20h ........................ 43 Figura 34 – Vista do corredor paralelo à parede sul do pavimento E1 às 22h ........................ 43 Figura 35 – Vista do corredor paralelo à parede sul do pavimento E2 às 20h ........................ 43 Figura 36 – Vista do corredor paralelo à parede sul do pavimento E2 às 22h ........................ 44 Figura 37 – Pontos de medição do pavimento E1 ................................................................... 45 Figura 38 – Pontos de medição do pavimento E2 .................................................................... 45 Figura 39 – Fluxo luminoso com a redução do diâmetro das lâmpadas................................... 48 Figura 40 - Luminária CAN16-S232 ........................................................................................ 51 Figura 41 – Luminária FCN05-S228 ....................................................................................... 52.

(9) Figura 42 – Luminária CCN11-S258 ...................................................................................... 53 Figura 43 – Sensor de presença Soprano SPI-T360-26-AB .................................................... 53 Figura 44 – Luminária LHT22-S4800840 ............................................................................... 54 Figura 45 – Novos circuitos para o pavimento E1 .................................................................. 58 Figura 46 – Novos circuitos para o pavimento E2 .................................................................. 59 Figura 47 – Vista da entrada da garagem para o pavimento E1 com o sistema atual ............. 72 Figura 48 – Vista da entrada da garagem para o pavimento E1 com o sistema 3 ................... 72 Figura 49 – Vista do corredor paralelo à parede sul do pavimento E1 com o sistema atual ... 73 Figura 50 – Vista do corredor paralelo à parede sul do pavimento E1 com o sistema 3 ......... 73 Figura 51 – Pavimento E2 com a iluminação atual ................................................................. 74 Figura 52 – Pavimento E2 com a iluminação do sistema 3 ..................................................... 74 Figura 53 – Tela inicial do DIALux 4.12 ................................................................................ 81 Figura 54 – Barra de Menu ...................................................................................................... 81 Figura 55 – Barra de Ferramentas ........................................................................................... 81 Figura 56 – Gerenciador de Projetos ....................................................................................... 83 Figura 57 – “O Guia” .............................................................................................................. 83 Figura 58 – Área de Trabalho com sala padrão em 2D ........................................................... 84 Figura 59 – Janela General Options ......................................................................................... 84 Figura 60 – Luminária GW80771 ............................................................................................ 89 Figura 61 – Luminária BEGA 2121 ......................................................................................... 89 Figura 62 – Lâmpada DST STICK 11W/865 ........................................................................... 89 Figura 63 – Dados técnicos da luminária CAN16-S ................................................................ 96 Figura 64 – Dados técnicos da luminária FCN05-S ................................................................. 97 Figura 65 – Dados técnicos da luminária CNN11-S ................................................................ 98 Figura 66 – Dados técnicos da luminária LHT-S ..................................................................... 99 Figura 67 – Dados técnicos da lâmpada fluorescente compacta ............................................ 100 Figura 68 – Dados técnicos da lâmpada fluorescente tubular T8 ........................................... 100 Figura 69 – Dados técnicos da lâmpada fluorescente T5 ....................................................... 101 Figura 70 – Dados técnicos da lâmpada LEDtube ................................................................. 102 Figura 71 – Dados técnicos dos reatores eletrônicos .............................................................. 103 Figura 72 – Dados técnicos do sensor de presença ................................................................ 103 Figura 73 – Conta de energia do bloco A referente ao mês de setembro de 2014 ................. 121 Figura 74 – Conta de energia do bloco B referente ao mês de setembro de 2014 ................. 122 Figura 75 – Valor do Fundo de Reserva do condomínio ........................................................ 124.

(10) LISTA DE TABELAS. Tabela 1 – Circuitos de iluminação do pavimento E1 .............................................................. 37 Tabela 2 – Circuitos de iluminação do pavimento E2 .............................................................. 38 Tabela 3 – Valores do iluminamento em pontos da garagem................................................... 46 Tabela 4 – Características dos sistemas no pavimento E1 e E2 ............................................... 54 Tabela 5 – Potêcia Total dos sistemas propostos ..................................................................... 55 Tabela 6 – Densidade de potência relativa de cada sistema ..................................................... 56 Tabela 7 – Valor pago pela energia mensal e anual para o uso das lâmpadas 12h/dia ............ 57 Tabela 8 – Valor pago pela energia mensal e anual para o uso das lâmpadas 24h/dia ............ 58 Tabela 9 – Distribuição dos novos circuitos nos quadros de luz e força do pavimento E1 ..... 59 Tabela 10 – Distribuição dos novos circuitos nos quadros de luz e força do pavimento E2 ... 60 Tabela 11 – Horários de ativação dos circuitos, consumo diário dos sistemas propostos para o pavimento E1 ........................................................................................................................... 61 Tabela 12 – Horários de ativação dos circuitos, consumo diário dos sistemas propostos para o pavimento E2 ........................................................................................................................... 62 Tabela 13 – Consumo e preço pago pela energia para cada sistema proposto ......................... 62 Tabela 14 – Consumo dos circuitos do sistema 4 para o pavimento E1 com uso do sensor de presença .................................................................................................................................... 65 Tabela 15 – Consumo dos sistemas 3 e 4 com o uso do sensor de presença ............................ 66 Tabela 16 – Dados sobre os equipamentos de cada sistema..................................................... 68 Tabela 17 – Fator de Utilização ................................................................................................ 87 Tabela 18 – Fator de Depreciação ............................................................................................ 87 Tabela 19 – Pré-requesitos para a iluminação de estacionamento ........................................... 88 Tabela 20 – Valor do VPL e TIR somente com a economia do sistema 3 ............................. 123 Tabela 21 – Valor do VPL e TIR com a economia do sistema 3 mais R$ 20.000,00 no primeiro pagamento ................................................................................................................ 125 Tabela 22 – Valor do VPL e TIR com a economia do sistema 3 mais R$ 38.025,46 no primeiro pagamento ................................................................................................................ 126.

(11) LISTA DE ABREVIATURAS. Abilux - Associação Brasileira da Indústria de Iluminação CDL – Curva de Densidade Luminosa CIBSE: Chartered Institution of Building Services Engineers CIE – Commission Internattionale de l’Eclairage EN – European Standard GmbH - Gesellschaft mit beschränkter Haftung IES - Illuminating Engineering Society Inc - Incorporation IRC - Índice de Reprodução de Cor ISO - International Organization for Standardization kWh: quilowatt hora LED - Light Emitting Diode Ltda - Limitada NBR - Norma Brasileira de Regulamentação PIR - Passive Infrared Sensor TDH - Taxa de Distorção Harmônica TIR - Taxa Interna de Retorno TMA - Taxa Mínima de Atratividade TMR - Taxa Média de Retorno VPL - Valor Presente Líquido.

(12) LISTA DE SÍMBOLOS. φ: Fluxo Luminoso I: Intensidade Luminosa CDL: Curva de Distribuição Luminosa E: Iluminância A: área L: Luminância ρ: coeficiente de reflexão do material α: ângulo considerado em graus T: Temperatura de Cor IRC ou Ra: Índice de Reprodução de Cor 𝜂𝑊 : Eficiência Energética BF: Ballast Factor (Fator de Fluxo Luminoso) 𝜂𝐿 : Eficiência da Luminária 𝜂𝑅 : Eficiência do Recinto K: Índice do Recinto 𝐹𝑢 : Fator de Utilização 𝐹𝑑 : Fator de Depreciação W: Watt m2: metro ao quadrado.

(13) SUMÁRIO CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO ..................................................................... 15 1.1 Motivação e Justificativa .............................................................................................. 16 1.2 Objetivo ........................................................................................................................ 16 1.3 Metodologia .................................................................................................................. 17 1.4 Estrutura do Trabalho ................................................................................................... 17. CAPÍTULO 2 – CONCEITOS BÁSICOS DE LUMINOTÉCNICA ........... 18 2.1 Grandezas Fotométricas .............................................................................................. 18 2.1.1 Fluxo Luminoso ..................................................................................................... 18 2.1.2 Intensidade Luminosa ............................................................................................ 19 2.1.3 Curva de Distribuição Luminosa ........................................................................... 20 2.1.4 Iluminância ............................................................................................................ 21 2.1.5 Luminância ............................................................................................................ 22 2.2 Conceitos referentes à lâmpada .................................................................................. 23 2.2.1 Temperatura de Cor ............................................................................................... 23 2.2.2 Índice de Reprodução de Cor ................................................................................ 24 2.2.3 Eficiência Energética ............................................................................................. 24 2.2.4 Vida útil, média e mediana .................................................................................... 24 2.3 Conceitos referentes aos acessórios e ao recinto ........................................................ 25 2.3.1 Fator de Fluxo Luminoso ...................................................................................... 25 2.3.2 Eficiência da Luminária ......................................................................................... 25 2.3.3 Eficiência e Índice do Recinto ............................................................................... 25 2.3.4 Fator de Utilização ................................................................................................. 26 2.3.5 Fator de Depreciação ............................................................................................. 26. CAPÍTULO 3 – SOFTWARE DE ILUMINAÇÃO ....................................... 27 3.1 Introdução .................................................................................................................... 27 3.2 Características do DIALux ......................................................................................... 28. CAPÍTULO 4 – ESTUDO DE CASO ............................................................. 32 4.1 Descrição física do local .............................................................................................. 32 4.2 Descrição do sistema de iluminação atual ................................................................... 36 4.2.1 Avaliação do sistema de iluminação...................................................................... 40.

(14) 4.3 Sistemas de iluminação propostos ............................................................................... 47 4.3.1 Sistema 1................................................................................................................ 51 4.3.2 Sistema 2................................................................................................................ 51 4.3.3 Sistema 3................................................................................................................ 52 4.3.4 Sistema 4................................................................................................................ 53 4.3.5 Características técnicas dos sistemas propostos .................................................... 54. CAPÍTULO 5 – ANÁLISE DE VIABILIDADE ECONÔMICA ................. 56 5.1 Análise do custo de energia dos sistemas propostos ..................................................... 57 5.2 Análise do custo de energia dos sistemas 3 e 4 com o uso de sensor de presença ....... 63 5.3Análise do custo de investimento .................................................................................. 66. CAPÍTULO 6 – CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES ........................... 75 REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA ................................................................ 77 APÊNDICE ........................................................................................................ 81 APÊNDICE I - UTILIZANDO O DIALux ........................................................................ 83. ANEXOS ............................................................................................................ 87 ANEXO I - TABELAS UTILIZADAS EM PROJETOS LUMINOTÉCNICOS .............. 87 ANEXO II - NORMA NBR ISO 8995-1:2013 .................................................................. 88 ANEXO III - SIMULAÇÃO DO SISTEMA ATUAL ....................................................... 89 ANEXO IV- LUMINÁRIAS .............................................................................................. 96 ANEXO V - LÂMPADAS ............................................................................................... 100 ANEXO VI - REATORES E SENSOR DE PRESENÇA ................................................ 103 ANEXO VII - SIMULAÇÃO DOS SISTEMAS PROPOSTOS ...................................... 104 ANEXO VIII - CONTA DE ENERGIA DO CONDOMÍNIO ......................................... 121 ANEXO IX- CÁLCULO DO VPL E DA TIR ................................................................. 123.

(15) 15. CAPÍTULO 1 - INTRODUÇÃO Na pré-história, o homem primitivo dependia exclusivamente da natureza para a obtenção da luz, seja por meio do sol ou quando algum raio atingia uma árvore para assim gerar fogo. Acerca de 200.000 anos atrás, o homem desenvolveu técnicas para obter fogo, e o utilizou para aquecer-se do frio, defender-se dos animais, cozinhar os alimentos e iluminar a noite. Até o século XIX, o principal meio de iluminação foi o fogo, culminando com a criação de velas, lampiões à base de óleo de baleia e, posteriormente, de querosene. Em 1879, Thomas Edison desenvolveu a primeira lâmpada elétrica comercializável. A partir daí, vários tipos de lâmpadas foram desenvolvidos ao longo dos anos para as mais diversas funções [1]. Devido ao desenvolvimento das lâmpadas, fez-se surgir um novo ramo no mercado de trabalho especializado em iluminação, praticado por arquitetos, lighting designers e engenheiros eletricistas. A partir de então não só as lâmpadas, mas também as luminárias formam um conjunto para harmonizar a luz no ambiente, tendo o projetista de iluminação a função de conseguir esta harmonia no plano funcional e econômico, obtendo o melhor custo x benefício para seu projeto. Na última década, o ramo da iluminação atravessou uma incontestável inovação, que possibilitou soluções diversas de iluminação de qualidade acompanhada de uma economia notável, vinda da eficiência energética, que é cada vez mais estudada em virtude das dificuldades de obter energia e seu custo crescente. Devido a isto é de extrema importância em um projeto luminotécnico saber aliar a luz natural com a artificial, pois uma iluminação eficiente pode economizar até 40% da energia consumida inicialmente [2]. Na iluminação, o combate contra o desperdício de energia elétrica ocorre através da melhoria dos sistemas de iluminação proporcionado pelo avanço tecnológico, posto em prática pelo o uso de lâmpadas e reatores com melhor eficiência energética, luminárias com melhor rendimento e sistemas de gerenciamento da luz, aliados a mudança de hábito dos usuários. O projetista além de ter em mãos materiais de primeira linha para criar um sistema de iluminação eficiente, precisa ter conhecimento sobre luminotécnica, a fim de utilizar a luz artificial. e. natural. para. otimizar. a. qualidade. e. a. finalidade. da. luz.. Para isto ele conta com programas computacionais específicos para projetos de iluminação, os quais possibilitam a simulação da luz e fotos realistas do ambiente [3]..

(16) 16. 1.1 Motivação e Justificativa O mercado de iluminação cresce no Brasil ano a ano. De acordo com os dados da Associação Brasileira da Indústria de Iluminação (Abilux), o setor de iluminação fechou o ano de 2013 com faturamento de R$ 4 bilhões, 4% a mais em comparação a 2012 (R$ 3,8 bilhões). Segundo Carlos Eduardo Uchôa Fagundes, presidente da Abilux, em 2013 o mercado de iluminação apresentou boa performance, sendo que no setor de luminárias, esta performance foi devida a novas obras na construção civil e a substituições de sistemas obsoletos por mais eficientes [4]. Os novos edifícios residenciais trazem ambientes que há tempos atrás não tinham, como: espaço gourmet, brinquedoteca e garage band, com isto o consumo de energia é maior, cabendo a administração do condomínio conseguir formas de economizar energia de maneira eficiente. Apesar de novos ambientes serem adicionados de forma projetada, existe um ambiente antigo e essencial para a comodidade dos moradores, porém sua iluminação é negligenciada na hora da construção, devido ao seu alto custo, o qual as construtoras não querem arcar, ficando para os moradores o ônus de investir na melhoria do sistema, que as vezes são tomadas soluções aparentemente econômicas, como desligar algumas lâmpadas sem a devida análise da iluminação, mas prejudicial a finalidade do sistema que é iluminar. Este ambiente é a garagem. Por ser na maioria das vezes um ambiente grande e composto por colunas, e também podendo ter geometria poligonal, fazer o cálculo manualmente seria trabalhoso. Para isto, existem hoje diversos programas computacionais capazes de auxiliar o projetista no desenvolvimento do projeto luminotécnico, possibilitando-o ver a como será o comportamento da luz natural e artificial em seu projeto, de acordo com a lâmpada e luminária escolhida.. 1.2 Objetivo. O propósito deste trabalho consiste em estudar e avaliar alternativas para a iluminação de ambientes, buscando obter melhores resultados aprimorando sua viabilidade técnico-econômica e que estejam de acordo com a norma vigente de iluminação (NBR ISO 8995-1:2013), para isso foi escolhido um estudo de caso consistente em garagens de um condomínio residencial..

(17) 17. 1.3 Metodologia A metodologia deste trabalho é baseada na observação do local de estudo, através de inspeção visual e registro fotográfico, medição do iluminamento, utilizando o luxímetro Minipa MLM-1011, em alguns pontos da garagem durante uma semana nos horários de 8h e 20h e perguntas feitas ao síndico e funcionários do prédio. Os dados da medição foram postos em tabelas para serem melhor analisados. Após a análise do ambiente foi escolhido luminárias e lâmpadas que apresentassem melhores características para serem instaladas em uma garagem e que proporcionassem valores de iluminamento conforme a norma NBR ISO 8995-1:2013. Utilizando o software DIALux foi possível verificar se os valores do iluminamento do conjunto luminária-lâmpada estavam de acordo com a norma. Escolhido os conjuntos, foi feito um levantamento de preço dos valores das peças, a fim de traçar um estudo a respeito do retorno do investimento do projeto e saber qual o conjunto apresenta o melhor custo x benefício.. 1.4 Estrutura do Trabalho . Capítulo 1 - Apresenta a introdução, motivo, justificativa, objetivos, metodologia e escopo do trabalho;. . Capítulo 2 - Aborda os conceitos luminotécnicos necessários para a compreensão das análises feitas no trabalho;. . Capítulo 3 - Cita resumidamente os programas utilizados em projetos luminotécnicos, e demonstra as características de funcionamento do programa DIALux;. . Capítulo 4 – Apresenta o estudo de caso da iluminação dos dois pavimentos da garagem de um prédio residencial, descrevendo o estado atual do ambiente em estudo, e propor um novo sistema de iluminação, testando diferentes combinações de lâmpadas e luminárias utilizando com ferramenta o software DIALux;. . Capítulo 5 – Apresenta o estudo de viabilidade econômica dos sistemas propostos;. . Capítulo 6 – Conclusões..

(18) 18. CAPÍTULO 2 – CONCEITOS BÁSICOS DE LUMINOTÉCNICA Antes de definir as grandezas e conceitos inseridos na luminotécnica, é necessário conhecer a principal componente deste estudo: a luz. O espectro eletromagnético (Figura 1) abrange todos os possíveis comprimentos de onda da radiação eletromagnética. A luz é a radiação eletromagnética, a qual o olho humano consegue captar produzindo uma sensação visual. Ela está inserida na faixa de comprimento de onda de aproximadamente 700 nm a 400 nm, correspondente às cores vermelha e violeta, respectivamente.. Figura 1 – Espectro eletromagnético [5].. 2.1 Grandezas Fotométricas Nesta seção serão descritos o conceito, símbolo e unidade de cada grandeza essencial para o estudo da luminotécnica. 2.1.1 Fluxo Luminoso. De acordo com o Manual Luminotécnico Prático (OSRAM), o fluxo luminoso (Figura 2) é a radiação total da fonte luminosa, entre os limites de comprimento de onda visíveis, na tensão nominal de funcionamento, no caso de lâmpadas. Seu símbolo é φ e sua unidade é o lúmen (lm)..

(19) 19. O fluxo luminoso é medido através de um aparelho chamado esfera integradora. Esta esfera é oca, sendo seu interior revestido por um material difusor, sendo o politetrafluoreto e sulfato de bário mais empregados para permitir uma iluminação uniforme. Sua superfície possui aberturas para permitir a entrada e saída de luz e posicionar sensores, sendo que estas aberturas possuem área inferior a 5% da área total da esfera. A esfera possui diferentes tamanhos a depender de sua aplicação, que além de medir o fluxo luminoso pode calibrar dispositivos como fotômetros, radiômetros e dispositivos de carga acoplada [7].. Figura 2 – Representação do fluxo luminoso [6].. Figura 3 - Esfera integradora [7].. 2.1.2 Intensidade Luminosa. Segundo o Manual Luminotécnico Prático (OSRAM), a intensidade luminosa (Figura 3) é definida como a radiação do fluxo luminoso na direção de um determinado ponto. Seu símbolo é I e sua unidade é a candela (cd) [6]. A intensidade luminosa é medida através de um aparelho chamado goniofotômetro. Este aparelho possui um sensor instalado em uma estrutura metálica que pode girar verticalmente e horizontalmente cobrindo o espaço de uma esfera imaginária, sendo o centro geométrico a fonte luminosa. Os dados capturados pelo sensor são enviados para o sistema de controle, que trata a informação e armazena em um banco de dados. Estes dados são posteriormente utilizados por um software para criar as curvas fotométricas em 3D, também conhecidas como curva de distribuição luminosa[8]..

(20) 20. Figura 4 – Representação da intensidade luminosa [6].. Figura 5 – Goniofotômetro [8].. 2.1.3 Curva de Distribuição Luminosa. De acordo com o Manual Luminotécnico Prático (OSRAM), a curva de distribuição luminosa (Figura 6) é a representação da intensidade luminosa em todos os ângulos do plano onde a lâmpada encontra-se. Os planos da curva de distribuição luminosa mais utilizados são o transversal (0º -180º) e o longitudinal (90º-270º), e seus valores são uniformizados em 1000 lm, sendo preciso multiplicar o valor encontrado na curva pelo fluxo luminoso da lâmpada e dividir o resultado por 1000 lm. Seu símbolo é CDL e sua unidade é a candela (cd). A curva é encontrada pelo mesmo aparelho utilizado para obter a intensidade luminosa, já que a curva é a representação da intensidade luminosa para todos os ângulos em um plano[6]..

(21) 21. Figura 6 – Curva de Distribuição Luminosa [6].. 2.1.4 Iluminância. Conforme o Manual Luminotécnico Prático (OSRAM), a iluminância, também conhecida como iluminamento, representa a incidência do fluxo luminoso sobre uma superfície situada à uma certa distância da fonte luminosa. Seu símbolo é E e sua unidade é o lux (lx). A iluminância em uma área é definida pela seguinte Fórmula 1:. E. . (1). A. onde E: iluminância, em lux φ: fluxo luminoso, em lm A: área, em m² A iluminância em uma área é medida através de um aparelho chamado luxímetro. Ele é constituído por uma fotocélula, cabo de extensão, display digital, seletor de faixas de iluminâncias e botão liga/desliga. Ele é posto paralelamente à fonte luminosa a qual deseja saber a iluminância, seu circuito interno converte a luz recebida pela fotocélula em sinais elétricos que possibilitam a visualização do nível de iluminamento no seu visor..

(22) 22. Figura 7 – Representação da iluminância [6].. Figura 8 - Luxímetro Minipa modelo MLM – 1011.. 2.1.5 Luminância. Conforme o Manual Luminotécnico Prático (OSRAM), a luminância (Figura 6) é a sensação de claridade proveniente da reflexão dos raios luminosos em uma superfície. Seu símbolo é L e sua unidade é cd/m². A iluminância é definida pelas Fórmulas 2 e 3:. L. I A  cos( ). (2).  E . (3). L onde L: luminância, em cd/m²;. I: intensidade luminosa, em cd;. A: área, em m2;. α: ângulo considerado, em graus;. ρ: coeficiente de reflexão do material; E: iluminância sobre a superfície..

(23) 23. Devido ao coeficiente de reflexão depender da cor e do tipo de material que o objeto é feito, para uma mesma iluminância existe luminâncias diferentes.. Figura 9 – Representação da luminância [6].. 2.2 Conceitos referentes à lâmpada Nesta seção serão abordados os conceitos referentes as características das lâmpadas que influenciam em um projeto luminotécnico. 2.2.1 Temperatura de Cor A temperatura de cor (Figura 7) expressa a tonalidade da cor que a lâmpada fornece ao ambiente, indo de uma cor “quente” (2700K) até uma cor mais “fria” (6500K), ou seja, quanto mais alta a temperatura de cor, mais clara é a tonalidade de cor da luz. Seu símbolo é T e sua unidade é K (Kelvin) [9].. Figura 10- Temperatura de cor [9]..

(24) 24. 2.2.2 Índice de Reprodução de Cor O índice de reprodução de cor é a correspondência entre a cor real do objeto proveniente da luz natural (sol) e sua aparência quando submetida à fonte de luz artificial. Seu símbolo é IRC ou Ra e sua unidade é R. Para as lâmpadas, o IRC é estabelecido no intervalo de 0 a 100, portanto quanto maior a diferença na aparência de cor do objeto iluminado em relação ao padrão (luz do sol), menor é seu IRC [10].. 2.2.3 Eficiência Energética Cada tipo de lâmpada emite determinada quantidade de lúmens, mas para que isto ocorra precisa consumir potência da rede elétrica. A eficiência energética de uma lâmpada, também conhecida como eficiência luminosa, é a relação dos lúmens emitidos pelo watt consumido. Seu símbolo é 𝜼𝑾 e sua unidade é lm/W (lúmen/Watt). 2.2.4 Vida útil, média e mediana O tempo de vida de uma lâmpada é dividido em três conceitos: vida útil, vida média e vida mediana [10].  Vida útil: é o número de horas decorrido quando se atinge 70% da quantidade de luz. inicial devido à depreciação do fluxo luminoso1 de cada lâmpada, somado ao efeito das respectivas queimas ocorridas no período, ou seja, 30% de redução da quantidade de luz inicial;  Vida média: é a média aritmética do tempo de duração de cada lâmpada ensaiada;  Vida mediana: é o número de horas resultantes, em que 50% das lâmpadas ensaiadas. ainda permanecem acesas.. 1. É a própria depreciação do fluxo luminoso da lâmpada durante sua vida útil e/ou devido ao acumulo de poeira sobre a superfície da lâmpada e do refletor..

(25) 25. 2.3 Conceitos referentes aos acessórios e ao recinto As lâmpadas por si só não iluminam um ambiente, elas precisam funcionar em conjunto com as luminárias, reatores e o ambiente a ser iluminado. Nesta seção serão abordados tais conceitos.. 2.3.1 Fator de fluxo luminoso. As lâmpadas de descargas funcionam em conjunto com reatores (eletromagnético ou eletrônico), devido a isto seu fluxo luminoso irá depender do desempenho do reator. A razão entre o fluxo luminoso obtido sobre o fluxo luminoso nominal é o fator de fluxo luminoso (Ballast Factor). Seu símbolo é BF, e sua unidade é adimensional, ela é representada pela porcentagem entre os fluxos [6].. 2.3.2 Eficiência da Luminária É a razão do fluxo luminoso emitido por uma luminária sobre o fluxo luminoso da lâmpada fora da luminária. Seu símbolo é 𝜼𝑳 , e sua unidade é adimensional, ela é representada pela porcentagem entre os fluxos. A eficiência depende do uso ou não de refletor, o qual é utilizado para refletir o fluxo luminoso da lâmpada. Normalmente o refletor é constituído de chapa de aço branca ou de alumínio, podendo ainda receber acabamentos de tipos diferenciados, como, por exemplo, pinturas. Os fabricantes de luminárias fornecem o valor da eficiência da luminária através da curva zonal encontrada no catálogo das luminárias [6][11].. 2.3.3 Eficiência e Índice do Recinto Pinturas, texturas e acabamentos nas paredes e pisos dos ambientes a serem iluminados possuem diferentes coeficientes de reflexão da luz, assim quanto mais escuro for o ambiente menor será o índice de reflexão da luz, ou seja, a eficiência do recinto. Seu símbolo é 𝜼𝑹 e sua unidade é adimensional, ela é representada pela porcentagem de luz refletida. Os valores dos índices de reflexão do teto, parede e piso são fornecidos através de tabelas pelos fabricantes de luminárias..

(26) 26. O índice do recinto é a relação entres as dimensões do ambiente, encontrado para a iluminação direta pela Fórmula 4: K. l arg ura  comprimento altura l arg ura  comprimento . (4). Seu símbolo é K e sua unidade é adimensional [6]. 2.3.4 Fator de Utilização O fator de utilização é o indicador da eficiência luminosa do conjunto lâmpada, luminária e recinto. Ele pode ser obtido pela multiplicação da eficiência do recinto pela eficiência da luminária. Este fator também pode ser encontrado nas tabelas das luminárias (Anexo I), interpolando o valor do índice do recinto (K) pelos coeficientes de reflexão do recinto. Seu símbolo é 𝑭𝒖 e sua unidade é adimensional [10]. 2.3.5 Fator de Depreciação O nível de iluminância de um sistema de iluminação decai ao longo do tempo devido ao decréscimo natural do fluxo luminoso das lâmpadas e ao acumulo de poeira nas lâmpadas e luminárias. A fim de compensar esta depreciação, criou-se o fator de depreciação, também conhecido como fator de manutenção, que é utilizado no cálculo do número de luminárias para que o nível de iluminância não passe do menor valor possível indicado pela norma vigente. Seu símbolo é 𝑭𝒅 e sua unidade é adimensional. No Anexo I é ilustrada uma tabela com valores do fator de depreciação relacionando o ambiente e o tempo de manutenção do sistema..

(27) 27. CAPÍTULO 3 – SOFTWARE DE ILUMINAÇÃO 3.1 – Introdução Com o avanço da tecnologia, papel, caneta e calculadora deixaram de ser a única ferramenta disponível para o trabalho dos profissionais envolvidos em projetos luminotécnicos. Existem hoje no mercado softwares pagos e gratuitos capazes de simular a luz natural e artificial, em projetos de iluminação interna, externa e viária, incluindo no cálculo uma grande variedade de elementos inclusos no projeto de iluminação, além de imagens realísticas do resultado. Segundo Luis Lancelle2, alguns dos softwares mais importantes atualmente são [12]:  AGI32: é um software pago, criado pela Lighting Analysts Inc para cálculo e visualização de projetos luminotécnicos empregando luz artificial e/ou natural. Ele é rápido, possui interface amigável e inclui um bom renderizador, o Helio 32. Seu preço atual é de 895 dólares, e no Brasil é comercializado pela Leukom Sistemas Informatizados para Iluminação Ltda;  CALCULUX: software gratuito criado pela Philips Electronics, originalmente constituído pelos módulos Indoor, Area e Road. Após a adesão da Philips ao DIALux, o módulo Indoor foi descontinuado. O módulo Area é designado para a iluminação de campos, quadras, áreas esportivas, parques e fachadas. O módulo Road serve para a iluminação viária.  DIALux: software gratuito criado pela DIAL GmbH para iluminação interna e externa, com a utilização da luz natural e artificial. Possui interface amigável e é fácil de usar, devido a assistentes de projeto e recursos de ajuda. Também possui um excelente renderizador, o POVRAY;  DIALux evo: software gratuito também criado pela DIAL GmbH, apresenta mais inovações em relação ao DIALux, sendo que a mais significativa é a possibilidade de enxergar o prédio e todos os seus ambientes como uma única unidade;. 2. Engenheiro formado pela Universidade de Buenos Aires (UBA) e pela USP, mestre em Engenharia de Sistemas (UBA). Docente, coordenador pedagógico e orientador de cursos de pós-graduação nas áreas de Engenharia e Arquitetura. Coordenador da área de Software de Iluminação da Divisão 3 do CIE-Brasil (Comission Internacionale de l´Eclairage) (2006). Consultor, designer de iluminação e especialista em software de iluminação. DIALux Accredited Trainer..

(28) 28.  Relux Suite: pacote de softwares gratuitos criado pela Relux Informatik AG para a simulação da iluminação natural e artificial. O Relux Pro é o principal software do pacote, é um programa simples de utilizar, o qual permite a simulação artificial interna e externa, além da geração de imagens e cálculos precisos devido ao algoritmo Raytracing [13].  Radiance – Synthetic Imaging System – SIS: desenvolvido por Gregory Ward Larson, do Lawrence Berkeley National Lab, sob a orientação da International Energy Agency (IEA) para o sistema operacional Unix. Este software é utilizado para o desempenho da iluminação interna e para o cálculo de efeitos da luz. É o mais preciso e rápido dos softwares, tem excelente renderizador, principalmente para a luz natural. A dificuldade para aprender a manuseá-lo é a sua principal desvantagem.. 3.2 - Características do DIALux Criado em 1994 e atualmente na versão 4.12, o DIALux é um dos softwares de simulação mais utilizados pelos profissionais que trabalham no ramo da iluminação e pode ser baixado gratuitamente no site da empresa. Desenvolvido por uma equipe de 20 funcionários da DIAL GmbH, uma empresa de Lüdenscheid na Alemanha, ele está disponível para 26 idiomas, inclusive o português de Portugal. De acordo com dados da empresa, o programa possui por volta 520 mil usuários3, o qual conta com fornecimentos de plug-ins de 180 empresas 4 , como OSRAM, PHILIPS, GE Lighting, Sylvania, e a brasileira LUMICENTER. Quando a empresa não tem o plug-in, mas disponibiliza os arquivos de fotometria das luminárias, ainda é possível importá-los para o DIALux. O programa aceita os seguintes formatos: IES, Eulumdat, CIBSE TM14 e LTLi [14]. O software DIALux segue as normas internacionais de iluminação EN 12464 e ISO 8995-1, os resultados de sua simulação estão de acordo com a norma CIE 171:20065. O DIALux apresenta uma interface simples de utilizar, formada por três áreas principais: Gerenciador de Projeto, Área de trabalho CAD e “O Guia”, as quais apresentam suas funções de forma intuitiva e acessadas facilmente através do mouse. Mais detalhes sobre o programa no Apêndice I.. 3. Dado obtido através de e-mail enviado a empresa. Dado obtido no site da empresa. 5 Norma utilizada para a avaliação da precisão de programas computacionais para iluminação e identificar seus pontos fracos. 4.

(29) 29. A vantagem em utilizar o DIALux em relação ao método tradicional de cálculo luminotécnico, o qual utiliza fórmulas, papel e caneta, sendo o método dos lúmens o mais utilizado, é a possibilidade do projetista ver o comportamento da luz artificial e natural no ambiente, podendo simular seu projeto com diferentes lâmpadas e luminárias, em variadas posições no ambiente, além de verificar o valor do iluminamento calculado para seu projeto. Além destas características, o DIALux oferece:  Integração entre a luz natural e artificial, simular ambientes internos, externos, viários e esportivos sob qualquer fonte de luz;. Figura 11- Tipos de projetos no DIALux [15]..  Simular a luz natural escolhendo o dia, horário, localização do projeto, alinhamento com o norte geográfico e modelo do céu: aberto, nublado e parcialmente nublado;. Figura 12 - Simulação da luz natural. Fonte: Próprio autor..

(30) 30.  Importar arquivos de fotometria: IES, Eulumdat, CIBSE TM14 e LTLi;  Criação de grupos de controle das luminárias, simulando os circuitos elétricos: permite controlar as luminárias desligando-as ou variar o nível do fluxo luminoso das lâmpadas;  Ampla biblioteca de objetos residenciais, viários e área esportiva. Além de texturas para obter maiores possibilidades de criação de objetos realistas;  Várias formas de exportar os resultados: relatório do projeto em PDF, arquivo CAD em .dwg, Request for Quotation as RFT, GAEB D81, imagem da janela CAD e .stf;  Plug-ins de diversos fabricantes de lâmpadas e luminárias: a principal ferramenta deste programa. Permite que o projetista visualize a iluminação do ambiente com grande liberdade de escolha das luminárias e lâmpadas;. Figura 13 - Instalando os plug-ins das luminárias. Fonte: Próprio autor..

(31) 31.  Importar arquivos bidimensionais DWG e DXF, que servem para auxiliar no desenho do ambiente no DIALux;. Figura 14 - Importação do arquivo .dwg para o DIALux. Fonte: Próprio autor..  Visualizar os resultados por meio de imagens e vídeos: produção de imagens fotorealistas através do renderizador externo POV-Ray incluso no DIALux, e a exportação do vídeo em 3D feito pelo DIALux.. Figura 15- Uso do renderizador POV-RAY[16]..

(32) 32. CAPÍTULO 4 – ESTUDO DE CASO 4.1 – Descrição física do local A fim de demonstrar o funcionamento do DIALux, foi realizado um estudo de caso sobre a iluminação da garagem de um prédio residencial, a qual é composta pelo pavimento E1 (térreo) e o E2 (1ºandar), sendo pertencente ao condomínio residencial Grand Parc Jardins localizado na Rua José Carvalho Pinto, nº231 em Aracaju – SE, com as seguintes coordenadas geográficas: latitude -10,94º e longitude -37,05º.. Figura 16- Localização do condomínio [17].. O pavimento E1 é constituído por uma área de 2614,70 m² com 111 vagas; piso de concreto não polido para estacionamento; teto de concreto com alturas de 2,63m para laje nervurada6 e 2,83m de altura para o teto sob a área dos edifícios, pintado com tinta acrílica branca tendo textura rústica; paredes de alvenaria e colunas de concreto pintadas na maior parte com tinta acrílica branca tendo textura rústica, sendo a outra parte tinta preta e bege alternadas com espaçamento de 40cm de altura; três vãos na parede norte de 5,10m, 7.04m e 5,96m localizados a 1,49m do chão para janelas de 80x80cm e seis vãos na parede sul 3,70m, 6,47m, dois de 7,00m e 6,80m localizados a 1,49m do chão para janelas de 80x80cm; um vão de 8,33m na entrada da garagem para o portão de alumínio gradeado de dimensões 5,00x2,20m e a grade de alumínio de 3,33x2,20m.. 6. Este tipo de laje é caracterizado pelo uso de formas para constituição do teto, como se o teto apresentasse buracos..

(33) 33. Nas figuras 17, 18 e 19 são ilustradas a planta baixa, a entrada da garagem e vista parcial do pavimento E1, respectivamente. Na figura 17, estão indicados em azul os pontos de instalação das luminárias atuais.. Figura 17 - Planta baixa do pavimento E1. Fonte: Próprio autor.. Figura 18 - Vista da entrada da garagem. Fonte: Próprio autor..

(34) 34. Figura 19 – Vista parcial do pavimento E1 pela manhã. Fonte: Próprio autor.. O pavimento E2 é constituído por uma área de 2638,95 m² com 112 vagas e seu piso está a 3,18m elevado em relação ao piso do pavimento E1. Apresenta estrutura semelhante ao do pavimento E1, tendo como diferença a inclusão de dois vãos de 6,52m na parede norte para as janelas de 80x80 cm, dois bicicletários delimitados com grade de arame pintado com tinta preta, cuja as áreas são 33,60m² e 16,60m² e vão de 5,00x2,83m que dá acesso à rampa de ligação ao pavimento E1. Nas figuras 20 e 21 são ilustradas a planta baixa e vista parcial do pavimento E2, respectivamente. Na figura 20, estão indicados em azul os pontos de instalação das luminárias atuais.. Figura 20 – Planta baixa do pavimento E2. Fonte: Próprio autor..

(35) 35. Figura 21 - Vista parcial do pavimento E2 pela manhã. Fonte: Próprio autor.. Figura 22 - Vista parcial do pavimento E2 pela manhã em outro ângulo. Fonte: Próprio autor..

(36) 36. 4.2 – Descrição do sistema de iluminação atual O sistema de iluminação de toda garagem é formado pela luminária da marca G-Light, modelo LMTPE27 constituída de policarbonato de cor branca, e pela lâmpada fluorescente compacta da mesma marca. As características da lâmpada encontram-se no Anexo V.. Figura 23 - Lâmpada e luminária do sistema de iluminação atual. Fonte: Próprio autor.. No pavimento E1 estão instaladas 133 luminárias na área da garagem, 2 na área aberta e uma no hall do elevador do bloco B, e no E2 estão instaladas 135 luminárias na garagem, uma no hall do elevador do bloco B e 3 luminárias na rampa. A luminária do hall (Figura 24) é fabricada pela empresa Fábrica da Luz, seu modelo é FL2614, constituída de chapa de aço branca, utiliza vidro temperado branco, possui dimensões de 180x180mm, possui base E27 para potência máxima de 60W, tensão máxima de 250V e suporta somente uma lâmpada [18].. Figura 24 - Luminária instalada no hall do elevador [18].. O controle das lâmpadas instaladas na garagem é feito através de 5 quadros de luz e força, sendo 3 localizados no pavimento E1 e 2 localizados no pavimento E2. Os circuitos de iluminação da garagem e seus respectivos quadros são listados na Tabela 1..

(37) 37. 4 60 QDESA - G E1 - Entrada Guarita E11 - Rampa 3 45 TOTAL 7 105 E1-A 8 120 E2-A 8 120 QDESA - T E3-A 14 + 1(AB)* 210+15=225 Bl.A E4-A 14 + 1(AB)* 210+15=225 E5-A 4 60 TOTAL 48+2 (AB) 750 E1-B 10 150 E2-B 10 150 E3-B 13 195 QDESB - T E4-B 15 225 Bl.B E5-B 10 150 E6-B 10 150 E7-B 11 + 1(H)** 165+15=180 TOTAL 79+1(H) 1200 *AB - Lâmpada da Área Aberta. **H - Lâmpada Hall Elevador.. 165 45 210 120 120 225 210 720 1410 150 150 195 225 150 150 680 1700. Área do condutor Fase, Neutro e Terra (mm²). Disjuntor (A). Tensão (V). Potência Total do circuito (W). Potência (W). Quantidade de lâmpadas de 15W. Circuitos de iluminação para a garagem. Pavimento E1. Tabela 1- Circuitos de iluminação do pavimento E1.. 127 16 127 16. 2,5 2,5. 127 127 127 127 127. 16 16 16 16 16. 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5. 127 127 127 127 127 127 127. 16 16 16 16 16 16 16. 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5.

(38) 38. Área do condutor Fase, Neutro e Terra (mm²). 120 105 225 210 765 1425 165 135 210 225 150 150 505 1540. Disjuntor (A). Potência Total do circuito (W). Potência (W). 8 120 7 105 QDESA - GS 15 225 Bl.A 14 210 7 105 TOTAL 51 765 E1-B 11 165 E2-B 9 135 E3-B 14 210 QDESB - GS E4-B 15 225 Bl.B E5-B 10 150 E6-B 10 150 E7-B 14+1(H)** 210+15=225 TOTAL 1260 83+1(H) **H - Lâmpada Hall Elevador.. Tensão (V). E1-A E2-A E3-A E4-A E5-A. Quantidade de lâmpadas 15W. Circuitos de iluminação para a garagem. Pavimento E2. Tabela 2- Circuitos de iluminação do pavimento E2.. 127 127 127 127 127. 16 16 16 16 16. 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5. 127 127 127 127 127 127 127. 16 16 16 16 16 16 16. 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5.

(39) 39. Retirando as lâmpadas da área aberta e do hall do elevador, o pavimento E1 possui 1905 W para iluminação, e o E2, 2010 W. Somando com a potência das lâmpadas da rampa e da entrada, 105 W, a potência utilizada para a iluminação de toda a garagem é 4020 W. A localização de cada luminária e seus respectivos circuitos dos pavimentos E1 e E2 é ilustrada nas Figuras 25 e 26, respectivamente.. Figura 25 - Localização das luminárias e seus respectivos circuitos no pavimento E1.. Figura 26 - Localização das luminárias e seus respectivos circuitos no pavimento E2. Fonte: Próprio autor..

(40) 40. 4.2.1 – Avaliação do sistema de iluminação. Devido à grande área da garagem, o uso das luminárias atualmente instaladas não é adequado, pois a luminária não possui refletores para direcionar a luz proveniente da lâmpada para o chão, desperdiçando luz para todas as direções iluminando áreas que não necessitam ser iluminadas, como o teto (Figura 27), tornando o sistema ineficiente, já que a potência consumida para gerar luz não está sendo totalmente utilizada para iluminar o plano de trabalho, que neste caso é 0,75m de altura a partir do chão, de acordo com a norma NBR ISO 89951:2013 (Anexo II)[19]. Por utilizar luminárias inadequadas, as lâmpadas também são inadequadas. As lâmpadas utilizadas possuem 816 lm, este valor está muito abaixo do valor do fluxo luminoso das lâmpadas usualmente utilizadas para iluminar garagens com grandes áreas. O sistema mais comum para iluminar garagens semelhantes a do estudo de caso, é utilizar luminárias com refletores para duas lâmpadas fluorescente tubulares T8 de 32W, sendo o fluxo luminoso de cada lâmpada 2650 lm [20] (Figura 28).. Figura 27 - Distribuição da luz pela luminária LMTPE27. Fonte: Próprio autor..

(41) 41. Figura 28- Lâmpada T8 e luminária com refletor [21].. Com o intuito de economizar energia na iluminação da garagem, as lâmpadas não são acesas em pontos escuros no pavimento E1 durante a manhã (Figura 29), e a noite as lâmpadas são ligadas entre os horários de 17:30h às 22h, ficando acesas 44 lâmpadas no pavimento E1 mais as 4 lâmpadas da entrada, totalizando 720W; no pavimento E2, 43 lâmpadas ficam acesas, totalizando 660 W, e na rampa 3 lâmpadas, 45W. Ao todo são consumidos 1410 W. Entre o horário de 22h às 5h o número de lâmpadas acesas é diminuído de 44 para 15 no pavimento E1, consumindo 225W; de 43 para 20 no E2, consumindo 300W e 4 para 2 na entrada da garagem, consumindo 30W. Somente as três lâmpadas da rampa continuam acessas. Ao todo são consumidos 600W. Entre os horários de 17h30 às 5h são consumidos 2010 W, o que equivale a 50% da potência total disponível para iluminar toda a garagem.. Figura 29 - Ponto escuro do pavimento E1 pela manhã. Fonte: Próprio Autor.

(42) 42. Figura 30 - Ponto escuro do pavimento E1 às 20h. Fonte: Próprio Autor. Figura 31 - Ponto escuro do pavimento E1 às 20h em outro ângulo. Fonte: Próprio Autor. Figura 32 - Ponto escuro do pavimento E1 às 22h. Fonte: Próprio Autor.

(43) 43. Figura 33 – Vista do corredor paralelo à parede sul do pavimento E1 às 20h. Fonte: Próprio autor.. Figura 34 – Vista do corredor paralelo à parede sul do pavimento E1 às 22h. Fonte: Próprio autor.. Figura 35- Vista do corredor paralelo à parede sul do pavimento E2 às 20h. Fonte: Próprio autor..

(44) 44. Figura 36- Vista do corredor paralelo à parede sul do pavimento E2 às 22h. Fonte: Próprio autor.. Para obter um parâmetro do nível de iluminamento da garagem, foram realizadas medições em alguns pontos da garagem nos horários de 8h e 20h entre os dias 13 e 19 de novembro de 2014, utilizando o luxímetro da Minipa modelo MLM – 1011. Para melhor coleta de dados, os pontos foram divididos em: corredor e vagas. O valor médio do iluminamento em cada ponto analisado é encontrado na Tabela 3. Sendo o lux, a unidade dos valores da tabela. A fim de adquirir os valores de iluminamento do ambiente, pela manhã a célula fotosensora do luxímetro era apontada para os locais de entrada de luz natural. No E1, a luz entra através das janelas, área aberta e pelo vão do portão; no E2 através das janelas. Pela noite o sensor era apontado em direção as lâmpadas acesas. A fotocélula ficou posicionada à 1,35m do chão em ambos os casos, pois esta é a distância do chão ao braço esticado horizontalmente do operador. Nas Figuras 37 e 38 são ilustradas quais pontos foram feitas as medições nos pavimentos E1 e E2, respectivamente. Os pontos do corredor são identificados pela cor preta e pela letra “c” e o das vagas pela cor vermelha e pela letra “v”..

(45) 45. Figura 37 - Pontos de medição do pavimento E1. Fonte: Próprio autor.. Figura 38 - Pontos de medição do pavimento E2. Fonte: Próprio autor..

(46) 46 Tabela 3 - Valores do iluminamento em pontos na garagem.. Pavimento Lugares Pontos / Horários 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17. E1 Corredor. E2 Vagas. Corredor. Vagas. 8h. 20h. 8h. 20h. 8h. 20h. 8h. 20h. 1666,57 65,00 45,71 751,29 69,71 28,00 18,86 98,71 35,00 37,00 5,43 3,57. 4,71 71,85 3,00 1,85 2,00 5,71 1,14 71,57 3,00 72,00 14,00 6,42. 36,71 38,57 121,57 352,43 18,43 6,00 13,71 361,71 131,43 225,29 70,14 7,43 4,71 1,14 0,71 14,00 19,00. 5,00 64,57 5,42 63,85 12,57 3,57 10,43 6,14 61,85 7,71 63,28 55,28 9,42 35,57 7,00 4,14 56,57. 687,14 277,57 12,00 12,14 16,86 58,00 62,43 55,29 11,71 16,71. 3,14 18,85 1,71 2,14 2,42 1,85 76,14 2,71 2,14 4,71. 1028,57 45,14 42,00 3,00 7,71 40,00 8,29 648,00 514,00 170,71 146,14 23,43 8,43 188,00 84,43 25,57 27,14. 86,14 35,14 10,00 114,43 4,28 8,00 2,85 4,14 59,43 46,57 2,71 89,85 10,85 2,00 38,43 3,71 94,43. De acordo com a norma NBR 8995-1:2013, a iluminância mínima permitida para uma garagem é 75lux no seu plano de trabalho, mas é possível perceber que a grande maioria dos pontos não cumpre os pré-requisitos da norma principalmente à noite, mesmo a medição feita acima do plano de trabalho. Utilizando o DIALux foi possível calcular o nível de iluminamento do plano de trabalho à 0,75 m do chão para o sistema atual totalmente ligado e o sistema atual utilizado em modo econômico entre 17h30 até 22h. Para ambos os casos as simulações encontram-se no Anexo III. A solução para corrigir este problema seria reestruturar todo o sistema de iluminação com luminárias e lâmpadas específicas para este tipo de ambiente e se necessário reorganizar os circuitos de iluminação..

(47) 47. 4.3 – Sistemas de iluminação propostos Para que haja um bom aproveitamento da luz gerada pela lâmpada e da energia necessária para gerá-la, é preciso escolher de forma sábia os três componentes do sistema de iluminação: luminária, lâmpada e reator, A escolha do tipo de luminária a ser utilizada em um ambiente é de extrema importância, pois é ela que irá direcionar a luz de forma adequada para que esta ilumine a área do plano de trabalho ou um objeto em destaque. Com o objetivo de melhorar a distribuição da luz das lâmpadas, alguns critérios foram adotados para a escolha das luminárias:  Luminárias para lâmpadas tubulares utilizadas em teto baixo (2,5-3m);  Facho luminoso mais aberto transversalmente;  Menor preço;  Refletor de alumínio ou pintado eletrostaticamente;  Rendimento acima de 80%  Sem aletas; Para as lâmpadas, a escolha proporcionou utilizar modelos já em uso no mercado, como as lâmpadas tubular fluorescente T8, e modelos com tecnologias mais avançadas, como as lâmpadas tubular fluorescente T5 e a lâmpada LED, tanto na sua versão tubular, como na versão de placas de LED embutidas na luminária. O objetivo da diversidade das lâmpadas é demonstrar o potencial das novas tecnologias, apesar do alto investimento inicial do projeto. Em seus modelos, as lâmpadas fluorescentes apresentam eficiência energética de 75 a 100 lm/W. Possuem IRC entre 65% a 95%, com temperatura de cor variando de 2700K a 6500K, tendo vida média de 7500 a 90000 horas (modelos de longa duração). Seu funcionamento necessita do uso de reatores eletromagnéticos ou eletrônicos. Elas podem ser utilizadas para a iluminação geral (residencial, comercial e industrial) já que são as substitutas das lâmpadas incandescentes. As lâmpadas tubulares são fabricadas com 4 diâmetros diferentes: 38mm, 33,5mm, 26mm e 16 mm, e são conhecidas no mercado por T12, T10, T8 e T5, respectivamente[9]. Neste trabalho será feita comparações entre as lâmpadas T8 e T5..

(48) 48. As principais diferenças entre os modelos T5 e T8 são [22]:  Quanto menor o diâmetro da lâmpada, maior será o rendimento das luminárias, já que menores diâmetros permitem maior reflexão do fluxo luminoso;. Figura 39 - Fluxo luminoso com a redução do diâmetro das lâmpadas[22].. . A lâmpada T5 é 20% a 30% mais econômica do que a lâmpada T8, e possui melhor eficiência energética[23];. . A vida mediana da lâmpada T5 (24000 horas) é 20% maior do que a lâmpada T8 (20000 horas);. . A lâmpada T5 somente funcionam com reatores eletrônicos, os quais são mais eficientes do que os eletromagnéticos;. . A lâmpada T5 apresenta melhor desempenho a 35ºC, enquanto a lâmpada T8 apresenta melhor rendimento a 25ºC; Ambos os modelos possuem lâmpadas do tipo High Efficiency (HE) e High Output. (HO). As lâmpadas HE são designadas para obter máxima economia e fornecer mais fluxo luminoso. As lâmpadas HO fornecem fluxo luminoso especialmente elevado, ideais para tetos altos [24][25]. A lâmpada LED é a mais nova e inovadora lâmpada atualmente no mercado. Inicialmente seu uso era restrito a produtos de eletrônica, depois passando a ser utilizado em semáforos modernos e devido ao desenvolvimento tecnológico foi possível a fabricação de lâmpadas utilizando LEDs. Seu funcionamento ocorre devido a emissão de luz quando a corrente elétrica passa através das camadas de um material semicondutor. Sua luz depende de qual material é utilizado na fabricação, por exemplo, da cor branca, que é produzida pela excitação de um fósforo conversor no LED azul, passando da luz amarela para a branca..