Material didatico para elaboração de projetos 2

Material didatico para elaboração de projetos 2

(Parte 1 de 12)

ELABORADO POR: Paula Campos Fadul de Freitas

REVISÃO 1: Victor de Paula e Silva

REVISÃO 2:

Lucas de Araújo Amaral Gustavo Brito de Lima Mauro Guimarães

Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas

Universidade Federal de Uberlândia Faculdade de Engenharia Elétrica

Sumário

1. Introdução 3

2. Conceitos básicos de luminotécnica 3

2.1. Grandezas e conceitos 5 2.2. Características das lâmpadas e acessórios 8 2.3. Fatores de desempenho 1

3. Lâmpadas elétricas 14 3.1. Considerações gerias 14 3.2. Lâmpadas incandescentes 15 3.3. Lâmpadas à descarga 19 3.3.1. Lâmpadas à descarga de baixa pressão 20 3.3.2. Lâmpadas à descarga de ata pressão 23

4. Projeto de iluminação 28

4.1. Previsão de carga (NBR 5410) 29 4.2. Métodos de cálculo 30 4.2.1. Método dos lúmens 30 4.2.2. Método ponto à ponto 34 4.3. Exemplos de cálculo de iluminação 37 Exercícios Propostos 39

Anexo 41

Anexo I – NBR 5413:1992 - Iluminância de interiores 42 Anexo I – Tipos de luminárias e curvas CDL (LUMINE) 49 Anexo I – Eficiência aproximada de luminárias 51 Anexo IV – Tabela de eficiência do recinto 52 Anexo V – Tipo de luminária x Fator de depreciação 56 VI – Luminária Philips TCS 029 57

Referências bibliográficas 60

Luminotécnica e Lâmpadas Elétricas

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1. Introdução

Apresentaremos inicialmente as principais grandezas físicas utilizadas em luminotécnica. O tema da calorimetria, embora complexo, é abordado brevemente apenas para permitir a introdução dos conceitos de Temperatura de Cor e Índice de Reprodução de Cor.

Em seguida são apresentados detalhadamente os principais tipos de lâmpadas disponíveis atualmente: lâmpadas incandescentes (convencionais e halógenas) e lâmpadas de descarga (de baixa e de alta pressão). Um objetivo adicional desta seção é mostrar a complexidade relacionada à comparação entre as diferentes lâmpadas, a qual envolve diversas grandezas tais como eficácia luminosa, reprodução de cores, custo de investimento e custo operacional das lâmpadas.

Finalmente apresentam-se os principais aspectos relacionados ao projeto de iluminação, no qual são estabelecidos o tipo e o número de lâmpadas e luminárias necessárias para obter uma iluminação adequada em função da aplicação. São discutidos os principais métodos utilizados em projetos de iluminação: o Método dos Lumens e o Método Ponto a Ponto.

2. Conceitos Básicos de Luminotécnica

Uma fonte de radiação emite ondas eletromagnéticas. Elas possuem diferentes comprimentos e o olho humano é sensível a somente alguns (entre 380 nm a 780 nm). Luz é, portanto, a radiação eletromagnética capaz de produzir uma sensação visual. A sensibilidade visual para a luz varia não só de acordo com o comprimento de onda da radiação, mas também com a luminosidade. A curva de sensibilidade do olho humano demonstra que radiações de menor comprimento de onda (violeta e azul) geram maior intensidade de sensação luminosa quando há pouca luz (ex. crepúsculo, noite, etc.), enquanto as radiações de maior comprimento de onda (laranja e vermelho) se comportam ao contrário.

Fig. 2.0.1 - Sensibilidade visual do olho humano.

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Figura 2.0.2 - Curva de sensibilidade do olho humano a radiações monocromáticas

As radiações infravermelhas são radiações invisíveis ao olho humano e seu comprimento de onda se situa entre 760 nm a 10.0 nm. Caracterizam-se por se forte efeito calorífico e são radiações produzidas normalmente através de resistores aquecidos ou por lâmpadas incandescentes especiais cujo filamento trabalha em temperatura mais reduzida (lâmpadas infravermelhas). As radiações infravermelhas são usadas na Medicina no tratamento de luxações, ativamento da circulação, na indústria na secagem de tintas e lacas , na secagem de enrolamentos de motores e transformadores, na secagem de grãos, como trigo e café, etc. Já as radiações ultravioletas caracterizam-se por sua elevada ação química e pela excitação da fluorescência de diversas substâncias.

Normalmente dividem-se em 3 grupos:

- UV-A: Ultravioleta próximo ou luz negra (315 a 400 nm) - UV-B: Ultravioleta intermediário ( 280 a 315 nm)

- UV-C: Ultravioleta remoto ou germicida (100 a 280 nm).

O UV-A compreende as radiações ultravioletas da luz solar, podendo ser gerado artificialmente através de uma descarga elétrica no vapor de mercúrio em alta pressão. Essas radiações não afetam perniciosamente a visão humana, não possuem atividades pigmentárias e eritemáticas sobre a pele humana, e atravessam praticamente todos os tipos de vidros comuns. Possuem grande atividade sobre material fotográfico, de reprodução e heliográfico (l à 380 nm).

O UV-B tem elevada atividade pigmentária e eritemática. Produz a vitamina

D, que possui ação anti-raquítica. Esses raios são utilizados unicamente para fins terapêuticos. São também gerados artificialmente por uma descarga elétrica no vapor de mercúrio em alta pressão. O UV-C afeta a visão humana, produzindo irritação dos olhos. Essas radiações são absorvidas quase integralmente pelo vidro comum, que funciona como filtro, motivo pelo qual as lâmpadas germicidas possuem bulbos de quartzo.

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2.1 Grandezas e Conceitos

Luminotécnica é o estudo minucioso das técnicas das fontes de iluminação artificial, através da energia elétrica. Portanto, toda vez que se pensa em fazer um estudo das lâmpadas de um determinado ambiente, está se pensando em fazer um estudo luminotécnico. Na luminotécnica distinguem-se as seguintes grandezas:

Intensidade Luminosa Símbolo: I Unidade: candela (cd)

Se a fonte luminosa irradiasse a luz uniformemente em todas as direções, o

Fluxo Luminoso se distribuiria na forma de uma esfera. Tal fato, porém, é quase impossível de acontecer, razão pela qual é necessário medir o valor dos lumens emitidos em cada direção. Essa direção é representada por vetores, cujo comprimento indica a Intensidade Luminosa. Em outras palavras é a potência da radiação luminosa em uma dada direção. Como a maioria das lâmpadas não apresenta uma distribuição uniformemente em todas as direções é comum o uso das curvas de distribuição luminosa, chamadas CDLs.

Curva de Distribuição Luminosa Símbolo: CDL Unidade: candela (cd)

Considerando a fonte de luz reduzida à um ponto no centro de um diagrama e que todos os vetores que dela se originam tiverem suas extremidades ligadas por um traço, obtém-se a Curva de Distribuição Luminosa (CDL). Em outras palavras, é a representação da Intensidade Luminosa em todos os ângulos em que ela é direcionada num plano. Para a uniformização dos valores das curvas, geralmente essas são referidas a 1000 lm. Nesse caso, é necessário multiplicar-se o valor encontrado na CDL pelo Fluxo Luminoso da lâmpada em questão e dividir o resultado por 1000 lm. A curva CDL geralmente é encontrada nos catálogos dos fabricantes de lâmpadas e iluminarias como o mostrado no final deste material.

Fluxo Luminoso

Símbolo: ϕ Unidade: lúmen (lm)

É a potência de radiação total emitida por uma fonte de luz em todas as direções do espaço e capaz de produzir uma sensação de luminosidade através do estímulo da retina ocular. Em outras palavras, é a potência de energia luminosa de uma fonte percebida pelo olho humano.

Um lúmen é a energia luminosa irradiada por uma candela sobre uma superfície esférica de 1 m2 e cujo raio é de 1 m. Assim o fluxo luminoso originado por uma candela é igual à superfície de uma esfera unitária de raio (r = 1 m).

As lâmpadas conforme seu tipo e potência apresentam fluxos luminosos diversos:

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