Guia Passo a Passo para Cálculo de Projeto de Iluminação em Edifícios

Como Fazer Cálculo de Projeto de Iluminação em Edifício – Instalação de Fiação Elétrica

No campo profissional, o projeto de iluminação adequado é muito importante porque um arranjo de sub-iluminação diminuirá a eficiência da tarefa para a qual as luzes foram projetadas e um arranjo de super-iluminação resultará em gasto excessivo. Em pequena escala, esta diferença não é tão significativa, mas em grandes edifícios, plantas, fábricas, etc., torna-se muito significativa nas instalações de fiação elétrica atuais.

A abordagem simples e básica para calcular a necessidade de iluminação é dividir a necessidade total de luz do ambiente pela saída de luz (lúmens) fornecida por uma única lâmpada. Embora esta seja a abordagem básica para um ambiente residencial médio, não é praticamente precisa.

Na prática, existem vários outros parâmetros necessários a serem considerados no cálculo, porque nada é ideal. Por exemplo, a saída de lúmens das luminárias não será a mesma durante toda a vida útil, deposição de poeira nas lâmpadas também reduz sua saída com o tempo, o que significa que limpeza também é parâmetro importante. Um ambiente pintado com cores claras reflete mais luz que um ambiente escuro, então ambos têm necessidades diferentes de iluminação.

Portanto, é importante primeiro entender alguns termos básicos sobre projeto de iluminação antes de começar os cálculos.

Índice do Ambiente (Room Index): Baseia-se na forma e tamanho do ambiente. Descreve as razões entre comprimento, largura e altura do ambiente. Geralmente entre 0,75 a 5.

Onde "l" é o comprimento do ambiente,

"w" é a largura do ambiente e,

h_wc é a altura entre plano de trabalho (ex: bancada) e teto

Esta fórmula para Índice do Ambiente é aplicável apenas quando o comprimento é menor que 4 vezes a largura.

Fator de Manutenção (Maintenance Factor):

É a razão entre o fluxo luminoso da lâmpada após um intervalo de tempo específico comparado a quando era nova. A saída de lúmens de um equipamento de iluminação diminui com o tempo devido ao envelhecimento de muitos componentes por fatores internos (saturação de elementos) ou externos (deposição de poeira). Por exemplo, fator de manutenção de equipamento usado em área fria e sem poeira será melhor que em área quente e empoeirada.

É menor ou igual a 1.

Valores típicos usados para cálculo de iluminação:

• 0,8 – Para escritórios/salas de aula
• 0,7 – Para indústria limpa
• 0,6 – Para indústria suja

Leia Mais: Elementos Emissores de Luz e Seus Tipos

Reflexões do Ambiente (Room Reflections)

O ambiente é considerado consistir de três superfícies principais:

1. O teto
2. As paredes
3. O piso

A reflectância efetiva destas 3 superfícies afeta a quantidade de luz refletida recebida pelo plano de trabalho. Cores claras como branco, amarelo têm maior reflectância comparado a cores escuras como azul, marrom.

Fator de Utilização (Utilization Factor)

Fator de utilização (UF) é a razão entre o fluxo luminoso efetivo e o fluxo luminoso total das fontes de luz. É a medida da eficácia do esquema de iluminação.

Depende de:

• Eficiência da luminária
• Distribuição da luminária
• Geometria do espaço
• Reflectância do ambiente
• Curva polar

Leia mais: O que é Iluminação Eficiente e Técnicas para Implementá-la

Razão Espaço-Altura (Space to Height Ratio)

É a razão entre a distância entre luminárias adjacentes (centro a centro) e sua altura acima do plano de trabalho.

Onde,

• H_m = Altura de montagem
• A = Área total do piso
• N = Nº de Luminárias

Não deve exceder o SHR máximo da luminária conforme fornecido pelo fabricante.

Nota: Uma sala de estar normal requer 20 lm/ft² ou seja, 215 lm/m²

Para sala de estudo, ex: sala de aula, 300 lm/m² é requerido.

(Note que para diferentes ambientes e condições existem diferentes padrões. Ex: empresas como muitas multinacionais devem manter 600 lm/m² nos escritórios para pessoas trabalhando em turnos noturnos)

Agora vamos começar com os passos. Considere o seguinte layout de um andar particular de uma Escola e analise as necessidades de iluminação de diferentes seções do andar.

Para facilitar o cálculo, todos os equipamentos de iluminação e suas potências considerados são da marca Philips. Você pode verificar os diversos equipamentos e suas especificações aqui fornecidos pela Philips.

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Cálculo de Projeto de Iluminação para Sala de Aula

Área da seção transversal da sala = 6×9 = 54 m², h = 3 m

Lúmens requeridos = 54 × 300 = 16.200 lm

A tabela abaixo é uma tabela de referência para calcular Fator de Utilização para equipamentos de iluminação. Difere de modelo para modelo e marca para marca. Para apenas entender o conceito, usamos uma única tabela de referência para todos os equipamentos. A tabela real é fornecida pelo fabricante e pode ser ligeiramente diferente.

Reflectância do Ambiente			Índice do Ambiente
C	W	F	0,75	1	1,25	1,50	2,00	2,50	3,00	4,00	5,00
0,70	0,50	0,20	0,43	0,49	0,55	0,60	0,66	0,71	0,75	0,80	0,83
	0,30		0,35	0,41	0,47	0,52	0,59	0,65	0,69	0,75	0,78
	0,10		0,29	0,35	0,41	0,46	0,53	0,59	0,63	0,70	0,74
0,50	0,50	0,20	0,38	0,44	0,49	0,53	0,59	0,63	0,66	0,70	0,73
	0,30		0,31	0,37	0,42	0,46	0,53	0,58	0,61	0,66	0,70
	0,10		0,27	0,32	0,37	0,41	0,48	0,53	0,57	0,62	0,66
0,30	0,50	0,20	0,30	0,37	0,41	0,45	0,52	0,57	0,60	0,65	0,69
	0,30		0,28	0,33	0,38	0,41	0,47	0,51	0,54	0,59	0,62
	0,10		0,24	0,29	0,34	0,37	0,43	0,48	0,51	0,56	0,59
0,00	0,00	0,00	0,19	0,23	0,27	0,30	0,35	0,39	0,42	0,46	0,48

TABELA DE FATOR DE UTILIZAÇÃO PARA SHR_Ambiente = 1,5

Código de reflectância para sala de aula = 752

ou seja, 70% reflectância para teto, 50% para paredes e 20% para piso (padrão geral para paredes brancas/claras)

Para I.A. = 1,8 e código de reflectância = 752, Fator de Utilização (F.U) = 0,66

Para Sala de Aula/Escritório Fator de Manutenção = 0,8 (Padrão)

Onde N = Número de luminárias requeridas para a área dada

• E = Luminância média sobre o plano de trabalho horizontal
• A = Área do plano de trabalho horizontal
• n = Número de lâmpadas em cada luminária
• F = Lúmens de projeto por lâmpada, ou seja, fluxo luminoso inicial da lâmpada nua
• UF = Fator de utilização para o plano de trabalho horizontal
• MF = Fator de manutenção

Leia também: Cargas de Iluminação em Estrela e Triângulo

Se usarmos Philips Green Perform LED Batten de 40 W

Lúmens/Watt: 4000 lm/40 W

Cor da lâmpada: Branco Neutro 4000 K

Índice de Reprodução de Cor >80

Vida útil L70* : 50.000 horas

Cálculo de Projeto de Iluminação para Sala de Conferência

Área da seção transversal = 6×9 = 54 m², h = 3 m

Lúmens requeridos = 54 × 300 = 16.200 lm

• Para I.A. = 1,8 e código de reflectância = 752, Fator de Utilização (F.U) = 0,66
• MF = 0,8 (Padrão)

Se usarmos Philips Ultraslim Round LED Panel Light 22 W

Lúmens/Watt: 1.760 lm/22 W

Cálculo de Projeto de Iluminação para Salão

Área da seção transversal = 31×3 = 93 m², h = 3 m

Lúmens requeridos = 93 × 215 = 19.995 ~ 20.000 lm

• Para I.A. = 1,82 e código de reflectância = 753, Fator de Utilização (F.U) = 0,66
• MF = 0,8 (Padrão)

Se usarmos Philips MASTER TL5 High Efficiency ECO 35 W

Lúmens/Watt: 3.650 lm/35 W

Índice de Reprodução de Cor – 85

Vida Média: 25.000 horas

Cálculo de Projeto de Iluminação para Escada

Nota: leia mais sobre instalação de fiação de escada.

Área da seção transversal = 6,4×2,7 = 17,28 m², h = 3 m

Lúmens requeridos = 17,28 × 215 = 3.715 lm

Para I.A. = 1,26 e código de reflectância = 752, Fator de Utilização (F.U) = 0,55

MF = 0,8 (Padrão)

Se usarmos Philips MASTER TL5 HIGH EFFICIENCY ECO 35 W

Lúmens/Watt: 3.650 lm/35 W

Índice de Reprodução de Cor – 85

Vida Média: 24.000 horas

Cálculo de Projeto de Iluminação para Banheiro (WC)

• Área da seção transversal WC Banheiro 1 e 2 = 1,425×1,2 = 1,71 m², h = 3 m

Lúmens requeridos = 1,71 × 215 = 367 lm

• Para I.A. <0,75, Tabela de Fator de Utilização não aplicável
• MF = 0,8 (Padrão)

Se usarmos Philips TL Miniature 8 W

Lúmens/Watt: 410 lm/8 W

Índice de Reprodução de Cor – 60

Vida Média: 10.000 horas

• Área da seção transversal WC Banheiro 3 e 4 = 1,5×1,8 = 2,7 m², h = 3 m

Lúmens requeridos = 2,7 × 215 = 580 lm

• Para I.A. <0,75, Tabela de Fator de Utilização não aplicável
• MF = 0,8 (Padrão)

Se usarmos Philips MASTER TL5 HIGH EFFICIENCY ECO 14 W

Lúmens/Watt: 1.350 lm/14 W

Vida Média: 40.000 horas

• Podemos usar um único tubo LED compartilhado para ambos os banheiros.

Cálculo de Projeto de Iluminação para Área de Lavatório (Washroom)

Área da seção transversal = 6×6,6 = 40 m² (nota: texto original diz 49,5×215, mas área é 6×6,6=39,6≈40 m²), h = 3 m

Lúmens requeridos = 49,5 × 215 = 10.642 lm

• Para I.A. = 1,05 e código de reflectância = 752, Fator de Utilização (F.U) = 0,49
• MF = 0,8 (Padrão)

Se usarmos Philips Pacific LED Waterproof Batten 35 W

• Lúmens/Watt: 4.200 lm/35 W
• Índice de Reprodução de Cor – 85
• Vida Média: 50.000 horas

Nota: As luminárias devem ser colocadas equidistantes para distribuição uniforme de luz no ambiente. O número real de luminárias usadas na sala de aula será menor que o calculado, pois o fator de utilização de luzes LED é melhor que o considerado no cálculo, embora os passos sejam os mesmos.

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