Projetos Elétricos Industriais

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Projetos Elétricos Industriais

Aula 2 - Luminotécnica

Curso Técnico em Eletrotécnica Curso Técnico em Eletrotécnica

Professor: Fernando Imai

Projetos Elétricos Industriais – Aula 2

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Luminotécnica

Luminotécnica – análise da aplicação de iluminação artificial em ambientes interiores e exteriores.

O que é luz?

Luz é o tipo de radiação, formada por ondas eletromagnéticas, capaz de gerar uma sensação visual no olho humano.

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Grandezas

Fluxo luminoso

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Grandezas

Iluminância

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Grandezas

As fontes luminosas em geral não emitem fluxo luminoso uniforme em todas as direções.

Intensidade luminosa é a potência de radiação visível que uma fonte

Intensidade luminosa

de radiação visível que uma fonte luz emite numa direção específica.

A unidade de medida é o candela [cd].

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Grandezas

A medida da sensação de claridade provocada por uma fonte de luz ou superfície iluminada e avaliada por um indíviduo é conhecida por luminância.

Luminância

O fluxo luminoso, a intensidade e a iluminância são grandezas visíveis se forem refletidas de uma superfície, transmitindo a sensação de luz aos olhos, devido à luminância.

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Intensidade luminosa

Luminância

Grandezas

Fluxo luminoso

Iluminância

Luminância

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Lâmpadas

Definição: dispositivo que transforma energia elétrica em energia luminosa e/ou energia térmica.

Incandescentes Descarga

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Lâmpadas incandescentes simples

Constituídas por um filamento de tungstênio enrolado, que atinge a incandescência com a passagem de uma corrente elétrica.

O que é incandescência?

Processo de emissão de ondas eletromagnéticas causada pelo Processo de emissão de ondas eletromagnéticas causada pelo aquecimento do material.

O enrolamento é abrigado em um bulbo de vidro, contendo gás inerte (nitrogênio ou argônio), a fim de se evitar a oxidação do tungstênio.

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Lâmpadas halógenas de tungstênio

Filamento de tungstênio localizado num tubo de quartzo, envolto em gás de iodo (halogênio).

Parte do tungstênio se evapora, une-se ao iodo, forma o iodeto de tungstênio e volta a se combinar com o filamento.

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Lâmpadas de luz mista

Possuem filamento de tungstênio conectado em série com um tubo de descarga a vapor de mercúrio.

Mescla a boa eficiência das lâmpadas de descarga e a excelente reprodução de cor das lâmpadas incandescentes.

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Lâmpadas de descarga

Fluorescentes De vapor

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Lâmpadas fluorescentes

O fósforo emite luz quando excitado por energia ultravioleta.

Filamentos de tungstênio

Filamentos de tungstênio geram arcos que liberam elétrons. Ao se chocarem com os átomos de argônio e mercúrio, liberam luz ultravioleta.

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Lâmpadas de vapor

Trabalham com a emissão de elétrons para causar seus acendimentos;

Muito utilizadas na

Muito utilizadas na iluminação pública, estádios, galpões e pátios.

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Rendimentos típicos das lâmpadas

Incandescentes: 10 a 15 lm/W;

Halogêneas: 15 a 25 lm/W;

Mistas: 20 a 35 lm/W;

Vapor de mercúrio: 45 a 55 lm/W;

A relação entre o fluxo luminoso e a potência consumida pela fonte de luz é conhecida por rendimento luminoso, ou eficiência luminosa.

lm/W;

Fluorescentes comuns: 55 a 75 lm/W;

Vapor metálico: 65 a 90 lm/W;

Led: 70 a 110 lm/W;

Vapor de sódio: 80 a 140 lm/W.

luminosa.

Pode-se entender que quanto maior o rendimento luminoso, melhor é a lâmpada.

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Características das lâmpadas

Características das lâmpadas

Tipo Potência [W] Fluxo Luminoso [lm] Vantagens Desvantagens

Incandescente 40 a 150 470 a 2360 Tamanho reduzido e baixo custo. Baixa eficiência luminosa, custo de uso elevado e vida média curta.

Mista 160 a 500 3000 a 13500 Substituem as incandescentes normais de elevada potência. Tamanho reduzido.

Custo elevado, demora 5 minutos para atingir 80 % do fluxo.

Vapor de Mercúrio 80 a 700 3500 a 35000 Boa eficiência luminosa, tamanho reduzido e longa vida Custo elevado, demora 5 minutos

Vapor de Mercúrio 80 a 700 3500 a 35000 Boa eficiência luminosa, tamanho reduzido e longa vida média.

Fluorescente

comum 15 a 40 850 a 3000

Ótima eficiência luminosa e baixo custo

de funcionamento. Boa reprodução de cores. Custo elevado de instalação Fluorescente

compacta 5 a 23 250 a 1400

Vapor de

Sódio 50 a 400 3000 a 47500 Ótima eficiência luminosa e baixo custo de funcionamento.

Vapor Metálico 400 a 2000 28500 a 180000 Ótima eficiência luminosa e longa vida útil. Custo elevado

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Luminárias

Equipamentos destinados à fixação de uma ou mais lâmpadas em um ponto;

Facilitam a instalação e

Facilitam a instalação e manutenção das lâmpadas;

Verificar se a luminária atende as necessidades de segurança do ambiente.

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NBR 5413/92 – Iluminância de interiores

Determina os valores mínimos para iluminação artificial em ambientes comerciais, industriais, esportivos, entre outros;

A iluminância deve ser medida no campo de trabalho.

Campo de trabalho?

Projetos Elétricos Industriais – Aula 2 Campo de trabalho?

Região onde, para qualquer superfície nela situada, exigem-se condições de iluminância apropriadas ao trabalho visual a ser realizado.

Quando este não for definido, entende-se como tal o nível referente a um plano horizontal a 0,75 m do piso.

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NBR 5413/92 – Iluminância de interiores

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NBR 5413/92 – Iluminância de interiores

A escolha da iluminância depende de 3 fatores:

1. Idade do observador;

2. Velocidade e precisão da atividade;

3. Refletância do fundo da tarefa.

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NBR 5413/92 – Iluminância de interiores

Se o somatório dos fatores totalizar:

-2 ou -3, utilizar a menor iluminância do grupo;

-1, 0 ou +1, utilizar a iluminância intermediária do grupo;

+2 ou +3, utilizar a maior iluminância do grupo.

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Refletância de cores e materiais

Cor Refletância [%] Material Refletância [%]

Branco-neve 80 Gesso 85

Branco-marfim 70

Mármore branco 80

Creme-claro 70

Tinta branca a óleo 80

Amarelo-limão 70

Tinta branca a água 70

Amarelo-palha 65

Cimento 55

Ocre-claro 60 Concreto 45

Azul-claro 50 Granito cortado 50

Cinza-claro 45 Tijolo vermelho 20

Bege 45 Ardósia 10

Rosa-salmão 40 Basalto 10

Laranja 40 Madeira-clara 45

Verde-água 40 Carvalho-claro 45

Havana 30 Carvalho-escuro 30

Azul-turquesa 25 Pau-marfim 30

Vermelho-claro 20

Cerejeira 30

Verde-grama 20 Cedro 25

Grená 10 Jacarandá 15

Azul-marinho 10 Imbuia 15

Violeta 10 Papel branco 85

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NBR 5413/92 – Iluminância de interiores

Exercício 1: Uma secretária de 37 anos trabalha em uma sala pintada de azul marinho. Determine a iluminância mínima, de acordo com a NBR 5413, para ela desempenhar seu trabalho.

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Métodos de cálculo da iluminação

Método dos lumens: é a forma de cálculo mais simples. Pode ser utilizado para áreas administrativas ou industriais;

Método das cavidades zonais: leva a resultados mais confiáveis.

Normalmente utilizado para áreas industriais;

Método do ponto por ponto: calcula a iluminância em um dado ponto, de acordo com a contribuição de todas as fontes luminosas em um ambiente.

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Métodos dos lumens

O método consiste em determinar a quantidade de luminárias, a partir do fluxo luminoso necessário a ser emitido.

Projetos Elétricos Industriais – Aula 2 φt – fluxo luminoso necessário [lm];

E – iluminância [lux];

A – área do ambiente [m²];

Fd – fator de depreciação;

Fu – fator de utilização.

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Fatores de depreciação e de utilização

Fator de depreciação: relação entre o fluxo luminoso da lâmpada no momento da manutenção e o inicial;

Fator de utilização: relação entre o fluxo luminoso que chega ao plano de trabalho e o total emitido pelas lâmpadas.

plano de trabalho e o total emitido pelas lâmpadas.

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Métodos dos lumens – Fator de depreciação

Tipo de aparelho Fd

Aparelhos para embutir lâmpadas incandescentes Aparelhos para embutir lâmpadas refletoras 0,85

Calha aberta e chanfrada

0,80 Refletor industrial para lâmpadas incandescentes

Luminária comercial

Luminária ampla utilizada em linhas contínuas 0,75

Refletor parabólico para lâmpadas incandescentes

0,70 Refletor industrial para lâmpadas VM

Aparelho para lâmpada incandescente para iluminação indireta Luminária industrial Miller

Luminária com difusor de acrílico

Globo de vidro fechado para lâmpada incandescente Refletor com difusor plástico

Luminária comercial para lâmpada high outputcom colmeia 0,60 Luminária para lâmpada fluorescente para iluminação indireta

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Métodos dos lumens – Fator de utilização

Leva em consideração as refletâncias médias do teto (ρ_te), paredes (ρ_pa) e piso (ρ_pi) :

a) Teto

• branco = 70%

• claro = 50%

• escuro = 30%

b) Paredes

• claras = 50%

• escuras = 30%

c) Piso

• claro = 30%

• escuro = 10%

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Métodos dos lumens – Fator de utilização

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Fator de utilização

O índice do recinto (K) é obtido por:

A – área do ambiente [m²];

L – largura do ambiente [m];

C – comprimento do ambiente [m];

H – altura da fonte de luz sobre o plano de trabalho [m].

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Métodos dos lumens – Número de luminárias

Depois de encontrar o valor do fluxo luminoso necessário, pode-se determinar a quantidade de luminárias no ambiente.

N_lu – número de luminárias;

φ φ φ

φ_tttt – fluxo luminoso do ambiente [lm];

N_la – número de lâmpadas por luminária;

φ φ φ

φ_la_la_la_la– fluxo luminoso de cada lâmpada [lm].

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Distribuição das luminárias

Após determinar a quantidade de luminárias de um ambiente, é preciso distribuí-las. O espaçamento entre as fontes de luz depende de suas alturas úteis.

Projetos Elétricos Industriais – Aula 2 A distância máxima entre os

centros das luminárias deve ser 1,5 vezes sua altura útil. O espaçamento das luminárias extremas às paredes deve corresponder à metade desse valor.

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Métodos dos lumens – Exercício

Uma fábrica de tapetes tem formato retangular de 20x10 m e altura de 7 m. Sabendo que a superfície de produção fica a 1,67 m do chão, o teto é branco, as paredes são claras e o piso é escuro, determine a quantidade de luminárias HDK 472 (trabalhando com lâmpadas de vapor de mercúrio com fluxo luminoso 22.000 lm) necessária para iluminar o ambiente.

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Métodos dos lumens – Exercício

K = 1,25

E = 500 lux (NBR 5413);

Projetos Elétricos Industriais – Aula 2 E = 500 lux (NBR 5413);

A = 20 x 10 = 200 m²;

Fd = 0,70 Fu = 0,60

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Métodos dos lumens - Exercício

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Métodos dos lumens – Distribuição das luminárias

H = 5,33 m Nlu = 12 4.X = 20 X = 5 m

3.Y = 10 Y = 3,33 m

X = 5 m

X ≤ 1,5 x 5,33 5 ≤ 7,99

Y = 3,33 m

Y ≤ 1,5 x 5,33

3 ≤ 7,99

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Métodos dos lumens – Exercício 2

Uma indústria de tecelagem fabrica peças de lã coloridas. Sabendo que ela tem 15x40 m, altura de 7 m, superfície de produção a 0,80 m do chão, teto claro, paredes e piso escuros, determine a quantidade de luminárias HDK 472 (trabalhando com lâmpadas de vapor de mercúrio com fluxo luminoso 22.000 lm) necessária para iluminar o ambiente.

Determine também três layouts possíveis para distribuição das luminárias.

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Referências Bibliográficas

MAMEDE FILHO, João. Instalações Elétricas Industriais. 8ª ed. Rio de Janeiro: Editora LTC, 2010.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5413 - Iluminância de interiores. Rio de Janeiro, 1992.