ESTUDO SOBRE AS CONDIÇÕES DE ILUMINAÇÃO DE SALAS DE AULA E BIBLIOTECAS DA UNICAMP
ALEX ANTONÂNGELO CORRÊA GOMES*1, FELIPE KENDI ALVES YAMAMOTO1, RAUL ALEXANDRE M. F. F. DA SILVA MATOS1 & RICARDO CAZETTA MENZER1.
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Graduação em Engenharia de Computação - Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação/UNICAMP.
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Email do autor correspondente: [email protected]
RESUMO: O objetivo do trabalho é verificar as condições de iluminação das salas de aula e bibliotecas da Unicamp pelos padrões da Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT. Para isso utilizou-se um luxímetro e foram obtidos dados entre os meses de outubro e novembro de 2012, obtendo-se que a maioria das salas de aula possuía a iluminância média acima da mínima de 300 lux recomendada. Para as áreas de estudo da maioria das bibliotecas analisadas, no entanto, os valores médios obtidos ficaram abaixo dos 500 lux mínimos recomendados. Foi constatado que mesmo os ambientes que tiveram iluminância acima do mínimo, possuíam alta variação de iluminância em pontos do ambiente, bem acima da variação máxima recomendada (30% em relação à média). Ambientes com iluminação natural tiveram melhores resultados em relação àqueles totalmente fechados, motivando as propostas de projetos de iluminação natural apresentadas no trabalho.
PALAVRAS CHAVE: iluminância, luxímetro, lâmpadas, luminárias, janelas.
STUDY ON THE CONDITIONS OF LIGHTING IN CLASSROOMS AND LIBRARIES OF UNICAMP
ABSTRACT: The objective is to check the lighting conditions of the classrooms and libraries of Unicamp by the standards of the Brazilian Association of Technical Standards - ABNT. We used a light meter and data were obtained between the months of October and November 2012, resulting that the majority of classrooms had above recommended average illuminance of 300 lux. To the studied areas of most of the libraries, however, the values obtained were below 500 lux (minimum recommended). It was found that even the environments that were above the minimum illuminance, had high variation of illuminance at some points of the environment, well above the recommended maximum variation (30% compared to the mean). Environments with daylight had better results than those fully enclosed, motivating the proposed natural lighting projects presented in the study.
KEYWORDS: illuminance, lux meter, lamps, light fixtures, windows. INTRODUÇÃO
A iluminação elétrica foi uma das grandes marcas do século XIX, tendo se difundido globalmente no século XX e se tornado essencial em praticamente todos os ambientes de trabalho. Nas cidades, a iluminação foi responsável pela transformação do ambiente
de tal forma que fotos tiradas de satélite revelam diversos pontos luminosos sobre a Terra. Devido à sua enorme importância e abrangência (a iluminação é um ponto a ser tratado em praticamente todas as obras), tornou-se necessária a criação de normas sobre a iluminação de diversos tipos de ambientes, sendo
que, no Brasil, o órgão responsável por essas normas é a Associação Brasileira de Normas Técnicas, que na sua Norma 5413 (ABNT, 1992), estabelece os valores de iluminância médias mínimas em serviço para iluminação em interiores, onde se realizam atividades de comércio, indústria, ensino, esporte e outras. A Norma Reguladora 17 da Consolidação das Leis do Trabalho (MINISTÉRIO DO TRABALHO E EMPREGO, 2007) estabelece as condições de ergonomia nos ambientes de trabalho, sendo que a iluminação deve atender à NBR 5413, que é registrada inclusive no INMETRO. Tamanha regulamentação se deve ao fato de que más condições de iluminação podem provocar acidentes dos mais variados tipos, diminuem a produtividade e provocam fadiga e problemas visuais (SANTOS, 2007).
O presente estudo tem como objetivo maior a coleta de medidas de iluminância média em salas de aula e bibliotecas da Universidade Estadual de Campinas - Unicamp, com o intuito de verificar se as condições de iluminação das mesmas se enquadram nas normas da ABNT. A maior motivação é devido à própria experiência dos autores, que ao longo de suas vidas acadêmicas perceberam que a iluminação em ambientes de estudo da universidade nem sempre era aquela que os deixavam confortáveis. De fato, além dos riscos à saúde já citados, existem estudos sobre a relação da iluminação em salas de aula e o aprendizado dos alunos, que
levam em conta a dificuldade de concentração e o estresse visual (LIM et. al., 2009 ).
Além desta vertente, o trabalho também apresenta alguns métodos de projeto de iluminação de ambientes, trazendo propostas para melhoria da eficiência luminosa das salas de aula, inclusive com técnicas de aproveitamento da iluminação natural. É interessante que um projeto de iluminação, além de atender às normas da ABNT, seja eficiente no consumo energético, já que a energia elétrica utilizada para a iluminação artificial representa um gasto que poderia ser amenizado. Quando se trata de uma universidade do tamanho da Unicamp, a eficiência energética é um fator fundamental.
MATERIAOS E MÉTODOS
De acordo com a NBR 5413, a iluminância é o limite da razão do fluxo luminoso recebido pela superfície em torno de um ponto considerado, para a área da superfície quando esta tende para zero. Trata-se de uma grandeza física cuja medida é expressa em lux. Para verificar se a iluminância média em um determinado ambiente atende ao valor mínimo recomendado pela NBR 5413, é necessário um método de medição de iluminância. Esse método é definido pela ABNT na Norma Brasileira 5382 (ABNT, 1985), que fixa o modo pelo qual se faz a verificação da iluminância de interiores de áreas retangulares, através da iluminância média proveniente da iluminação geral. Para realização das medidas, deve ser usado um instrumento
com fotocélula. Os métodos de medida descritos na NBR 5413 resultam em valores de iluminância média com no máximo 10% de erro que seriam obtidos pela divisão da área total do ambiente em áreas de (50 x 50) cm, fazendo-se a medição em cada área e calculando-se a média aritmética.
Para a realização das medidas foi seguida a NBR 5482. O instrumento com fotocélula utilizado foi um luxímetro digital da marca Minipa, modelo MLM-1332. Cada sala de aula ou biblioteca analisada foi classificada na área mais compatível descrita pela norma. Para cada tipo de área, a NBR 5482 define uma fórmula para obtenção da iluminância média a partir das medidas realizadas nos pontos solicitados. Quando o ambiente não era retangular, foi encaixado um retângulo que cobria a maior parte de sua área e as medidas foram realizadas dentro desse retângulo.
A norma NBR 5413 estabelece, para cada tipo de atividade visual, três valores de iluminância. O valor mais baixo deve ser utilizado quando as refletâncias ou contrastes do ambiente são relativamente altos, a velocidade e/ou precisão da tarefa não são importantes e a tarefa é executada ocasionalmente. Já o valor mais alto deve ser utilizado quando a tarefa se apresenta com refletâncias e contrastes bastante baixos, erros são de difícil correção, o trabalho visual é crítico, alta produtividade e precisão são de grande importância e a capacidade visual do observador está abaixo da média. Como as
tarefas realizadas em salas de aula e bibliotecas da Unicamp não se enquadram nos casos extremos descritos acima, foram utilizados os valores do meio para o valor mínimo recomendado de iluminância (300 lux para salas de aula e recintos das estantes de bibliotecas e 500 lux para salas de leitura de bibliotecas).
As medidas foram feitas em salas de aula e bibliotecas de diferentes Institutos e Faculdades do campus da Unicamp em Barão Geraldo, entre os meses de outubro e novembro de 2012. Para a maioria das salas de aula, foram realizadas medidas diurnas e noturnas. Para os demais casos, foi dada prioridade às medições noturnas, quando as condições de iluminação são piores devido à ausência de iluminação natural. RESULTADOS E DISCUSSÃO
As iluminâncias médias obtidas para as salas de aula analisadas foram separadas por Faculdade, Instituto ou edificação (casos dos prédios do Ciclo Básico I e II) e são mostradas nas Tabelas de 1 a 6. A Tabela 7 mostra as iluminâncias médias obtidas para ambientes de bibliotecas analisados. O erro associado aos valores obtidos, conforme a NBR 5482, é de 10% . O horário aproximado das medidas possui a indicação de que a medida foi realizada no horário de verão (BRST – Brasília Summer Time) ou no horário convencional (BRT – Brasília Time). Para as salas de aula, um asterisco indica que a sala de aula não possui janelas para entrada de iluminação externa. Em
todos os casos, o Horário da Medição é aproximado.
Tabela 1- Iluminâncias médias obtidas para
salas de aula do Instituto de Computação (IC-3). Sala Horário Iluminância (lux)
316* 20:20 (BRT) 667 14:50 (BRT) 676 322* 20:30 (BRT) 753 15:10 (BRT) 762
Tabela 2 - Iluminâncias médias obtidas para
salas de aula da Fac. Engenharia Elétrica e de Computação - FEEC (Bloco F).
Sala Horário Iluminância (lux)
FE13 20:10 (BRST) 359 17:00 (BRST) 503 FE22 20:30 (BRT) 377 17:30 (BRT) 524 FE01* 20:00 (BRST) 525 17:10 (BRST) 537 FE03* 19:50 (BRT) 518 17:20 (BRT) 529
Tabela 3 - Iluminâncias médias obtidas para
salas de aula do Ciclo Básico I. Sala Horário aproximado da medida medida Iluminância (lux) CB03* 18:45 (BRST) 296 12:30 (BRST) 302 CB04* 19:00 (BRST) 238 12:50 (BRST) 245 CB15* 19:00 (BRST) 252 13:20 (BRST) 259 CB18* 19:10 (BRST) 272 13:40 (BRST) 282
Tabela 4 - Iluminâncias médias obtidas para
salas de aula do Ciclo Básico II.
Sala Horário Iluminância (lux)
PB01* 20:40 (BRST) 566 13:00 (BRST) 575 PB10* 20:30 (BRST) 753 13:20 (BRST) 761 PB11* 20:20 (BRST) 665 13:40 (BRST) 671 PB14* 20:10 (BRST) 469 14:00 (BRST) 461
Tabela 5 - Iluminâncias médias obtidas para
salas de aula do Instituto de Economia - IE. Sala Horário Iluminância (lux)
IE02 21:10 (BRT) 542 IE03 21:20 (BRT) 687 IE04 21:30 (BRT) 486 12:30 (BRT) 569 IE06 21:40 (BRT) 507 12:50 (BRT) 595
Tabela 6 - Iluminâncias médias obtidas para
salas de aula do Instituto de Biologia - IB. Sala Horário aproximado da medida Iluminância (lux) IB01* 22:40 (BRST) 280 IB02* 22:40 (BRST) 265
Tabela 7 - Iluminâncias médias obtidas para Bibliotecas da Unicamp. Biblioteca Horário (BRST) Iluminância (lux) Biblioteca Central (BCCL) 22:00 313 Biblioteca Central (BAE - ALA 02) 22:00) 253
IFGW (Sala de estudos
externa) 19:40 493 IFGW (interior) 20:00 252 IMECC (Térreo) 19:20 217 IMECC (1º Andar) 19:30 496 IB (1º Andar) 18:30 658 IE (Sala externa de Leitura) 21:30 30 IE (Sala de estudos atrás do balcão de atendimento) 21:30 272 IE (Acervo - térreo) 21:30 257 IE (Acervo - 1º Andar) 21:50 245
Lembrando que o valor mínimo de iluminância média recomendada para salas de aula é de 300 lux, observa-se que a maioria das salas de aula analisadas está acima desse valor. Todas as salas de aula da FEEC, do IC, do IE e do Ciclo Básico II possuem iluminância média acima do mínimo recomendado, tanto nos períodos diurnos quanto noturnos. Para as salas de aula do Ciclo Básico I e do IB, no entanto, a iluminância média obtida ficou abaixo do mínimo recomendado. Analisando as tabelas, percebe-se ainda que, para algumas salas de aula, existe uma diferença grande entre as iluminâncias obtidas nos períodos noturnos e diurnos (por exemplo, a sala FE13 da FEEC) e,
para outras, a diferença não é tão significativa (por exemplo, a sala CB18 do Ciclo Básico I). Essas diferenças são devido à presença ou ausência de janelas nas salas de aula. As figuras 3 e 4 mostram fotos das salas de aula FE13 e CB18, respectivamente. A primeira conta com iluminação natural durante o período do dia e a segunda não, já que é totalmente fechada (existe apenas uma pequena fresta em cada uma das duas portas da sala).
Figura 3 – Sala de aula FE13, na FEEC.
Figura 4 - Sala de aula CB18, no Ciclo Básico I. Não por acaso, as salas de aula que possuem melhor iluminância são aquelas que passaram por reformas recentes, como é o caso
das salas de aula do Ciclo Básico II. Nessas, apesar de não existir iluminação natural (assim como as salas do Ciclo Básico I, elas também são fechadas), as luminárias e lâmpadas foram trocadas na reforma. Em contraste, as iluminâncias das salas de aula do Ciclo Básico I foram as piores entre as salas analisadas. Além de não contarem com janelas, algumas luminárias estavam queimadas e outras com iluminação já bastante deficiente.
Para as bibliotecas, os valores mínimos recomendados de iluminância são de 300 lux para as estantes e de 500 lux para salas de leitura (no caso da Unicamp, áreas de estudo). Analisando a tabela 7, percebe-se que, para a maioria dos locais analisados, as iluminâncias médias obtidas estão abaixo do mínimo recomendado para leitura. Na Ala 02 da BAE (Biblioteca da Área das Engenharias), ambiente bastante frequentado pelos alunos para estudo, a iluminância média obtida foi de 253 lux, quase metade do mínimo recomendado. Mesmo bibliotecas que foram reformadas recentemente, como a sala de estudos externa do IFGW (Instituto de Física Gleb Wataghin), não atingiram o mínimo recomendado. A biblioteca do IB é única que ultrapassa os 500 lux, devido ao fato de possuir janelas amplas e transparentes e as medidas terem sido realizadas ainda com o Sol visível, proporcionando iluminação natural.
Em todas as bibliotecas analisadas, mesmo nas áreas de estantes, nas quais a iluminância mínima recomendada é de 300 lux,
existem escrivaninhas colocadas para estudo individual, que servem como salas de leitura para os estudantes. Na Biblioteca Central César Lattes (BCCL), por exemplo, foi obtido um valor de iluminância média de 312 lux, mas, como mostra a Figura 5, existem diversas escrivaninhas entre as estantes. Mesmo com as luminárias colocadas acima das mesas, o valor obtido para iluminância nesses locais não chega aos 500 lux recomendados pela NBR 5413 (para as escrivaninhas da Figura 5, o valor médio de iluminância obtido foi de 286 lux).
Figura 5 - Escrivaninhas entre as estantes da
BCCL.
As medidas de iluminância também revelaram bastante variação em pontos distintos de um mesmo ambiente. Isso ocorreu para todas as salas de aula e bibliotecas analisadas. Para as salas de aula do Ciclo Básico I ocorreram situações em que foram obtidas iluminâncias de
mais de 400 lux perto da lousa e de menos de 30 lux nas carteiras do fundo da sala. Obviamente, a média não é um bom indicador nesses casos. A NBR 5413 recomenda que em qualquer ponto do campo de trabalho (ambiente analisado onde se realiza algum tipo de trabalho visual), a iluminância não seja inferior a 70% da iluminação média determinada segundo a NBR 5382. Constataram-se pelas medidas obtidas que apenas algumas salas de aula do Ciclo Básico II e da FEEC atendiam a essa recomendação.
Sendo assim, apesar de as iluminâncias médias na maioria das salas de aula analisadas terem ficado acima do mínimo recomendado, contatou-se que nelas também existem problemas, ainda que menores que os das bibliotecas (cujas iluminâncias médias ficaram abaixo do mínimo para a grande maioria). Em seu trabalho, CREDER (2007) descreve métodos de projeto de iluminação que atendem às exigências da ABNT. O Método dos Lúmens visa atingir a iluminâcia média recomendada em determinado ambiente através da escolha das luminárias a serem utilizadas e posterior cálculo do número de luminárias e espaçamento necessário entre elas para que a iluminância desejada seja obtida. Dessa forma, a luminária mais adequada pode ser escolhida através do cálculo de custo que a mesma traria para o orçamento do projeto. De fato, o orçamento é um parâmetro muito importante a ser considerado em qualquer projeto, especialmente em uma universidade do tamanho da Unicamp. Por isso,
propostas de melhoria na eficiência luminosa em ambientes da universidade são bastante bem vindas, já que trariam reduções nos gastos com energia elétrica. Algumas salas de aula analisadas possuíam iluminância média bastante acima do mínimo recomendado, o que representa um desperdício do ponto de vista energético. Nesse contexto, é de muito interesse o trabalho de CERVELIN (2002), que descreve uma metodologia para determinação do potencial de conservação de energia elétrica em iluminação e como elaborar um projeto luminotécnico eficiente que atenda às normas da ABNT, levando em consideração a escolha das lâmpadas e luminárias e a iluminação natural disponível.
A iluminação natural é um dos fatores que poderiam ser melhor explorados nos ambientes de estudo Unicamp. Os dados de iluminância média obtidos mostram que salas de aula com janelas possuem uma iluminância mais alta em períodos diurnos, em contraste com salas de aula fechadas (como as do Ciclo Básico I), nas quais a iluminância praticamente não varia ao longo do dia. Se bem explorada, a iluminação natural pode oferecer uma economia de energia considerável nos períodos diurnos (não sendo necessária a utilização de todas as luminárias do ambiente), ao mesmo tempo em que atende às normas da ABNT, como mostra BORMANN (2003). Em seu trabalho, foi estudado o efeito positivo do uso de prateleiras de luz (estruturas encontradas nas partes superiores das janelas)
nos prédios do CEFET/PR, mostrando que essas estruturas são realmente eficazes.
Por fim, ressalta-se que as condições de iluminação encontradas na grande maioria dos ambientes analisados não foram completamente satisfatórias de acordo com os padrões da ABNT na NBR 5413, mas existem soluções de fácil alcance que podem reverter essa situação, inclusive apresentando melhorias do ponto de vista energético e, consequentemente, ambiental.
AGRADECIMENTOS - Os autores agradecem ao professor Ernesto Ruppert Filho, da Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação da Unicamp, que, com muita boa vontade, emprestou-os o luxímetro utilizado nas medidas e sugeriu referências bibliográficas para a realização do trabalho.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 1992 - ABNT. NBR 5413. Iluminância de Interiores. Rio de Janeiro, 1992. 4p.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉNICAS, 1985. - ABNT. NBR 5482. Verificação de iluminância de interiores. Rio de Janeiro, 1985. 13p.
BORMANN, O. R., 2003. Iluminação natural em salas de aula e escritórios com uso de prateleiras de luz. 123p. Dissertação de Mestrado em Tecnologia - Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná. Curitiba, 2003.
CERVELIN, S., 2002. Melhoria da Eficiência Luminosa - Estudo de caso do CEFET-PR. 103p. Dissertação de Mestrado em Engenharia de Produção - Universidade Federal de Santa Catarina. Florianópolis, 2002.
CREDER, H., 2007. Instalações Elétricas. In: LTC (ed.). Luminotécnica. 15ª Edição. Rio de Janeiro, 2007. p. 144-196.
LIM, C. A. F.; SILVA, E. B. D.; MUNIZ, L. M., 2009. Luminotécnica: matemática e iluminação, fatores de excelência na aprendizagem. 120p. Monografia em Matemática - Universidade Estadual do Maranhão. Imperatriz, 2009.
MINISTÉRIO DO TRABALHO E EMPREGO - MTE. Norma Regulamentadora 17 - NR 17. Ergonomia. Item 17.5.3.3. Junho de 2007 (última atualização). Disponível em: <http://portal.mte.gov.br/data/files/FF8080 812BE914E6012BEFBAD7064803/nr_17. pdf>. Acesso em: 20 novembro 2012. SANTOS, Z. D., 2207. Segurança no trabalho e
meio ambiente, NR-9 - Riscos Ambientais. Novembro de 2007. Disponível em: <http://www.if.ufrgs.br/~mittmann/NR-9_BLOG.pdf>. Acesso em: 24 outubro 2012.
