universidade regional do cariri urca centro de...

UNIVERSIDADE REGIONAL DO CARIRI – URCA

CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIAS – CCT

DEPARTAMENTO DE CONSTRUÇÃO CIVIL

TECNOLOGIA DA CONSTRUÇÃO CIVIL

HABILITAÇÃO EM EDIFÍCIOS

TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO

EDSON PAULINO DE ALCANTARA

INSPEÇÃO E PROPOSIÇÃO DE MELHORIAS DO SISTEMA DE

ILUMINAÇÃO DAS SALAS DE AULA DE UMA ESCOLA PÚBLICA

VISANDO A VIABILIDADE DE AULAS NO PERÍODO NOTURNO

JUAZEIRO DO NORTE

2016





JUAZEIRO DO NORTE

2016

Trabalho de conclusão de curso apresentado ao

curso de Tecnologia da Construção Civil

habilitação em Edifícios da Universidade

Regional do Cariri como parte dos requisitos

necessários para a obtenção do Grau de

Tecnólogo em Tecnologia da Construção Civil

habilitação em Edifícios.

ORIENTADOR: Prof. José de Anchieta A. Santana





BANCA EXAMINADORA

________________________________

José de Anchieta A. Santana (Orientador)

Universidade Regional do Cariri

_____________________________________________

Professor Me. Jefferson Luiz Alves Marinho (Avaliador)


____________________________________________

Prof. Paulo Ricardo Evangelista Araújo (Avaliador)


DATA DE APROVAÇÃO: _______ DE JUNHO DE 2016

AGRADECIMENTOS

A Deus pelo dom da vida e por ter chegado até onde cheguei hoje.

Ao meu orientadorJosé de Anchieta, por ter me ajudado na realização desse trabalho.

Aos meus Pais e irmãos pelo amor e confiança depositados em mim, e por sempre

estarem comigo em qualquer situação.

A minha turma de graduação 2012.1 pelos anos de amizades, pelo tempo de estudo.

Ao meu amigo Leonardo que me ajudou na coleta de dados sem falar da sua amizade ao

longo dos anos.

A minha amiga Maria Ludmila que verificou e corrigiu os erros ortográficos em meu

trabalho.

A todos os Professores do curso de Tecnologia da Construção Civil habilitação em

Edifícios da Universidade Regional do Cariri.

A Escola José Bizerra de Brittopelo apoio e pela receptividade durante todo o processo

para conclusão do TCC.

A Universidade Regional do Cariri – URCA e a todos que direta ou indiretamente

contribuíram na realização deste trabalho

Muitíssimo obrigado!

“Não venci todas batalhas que lutei,

mas perdi todas que deixei de lutar.”

(Matheus Azevedo)

http://pensador.uol.com.br/autor/matheus_azevedo/

RESUMO

A função principal de um edifício escolar é estimular a aprendizagem da maneira mais

simples e eficaz. Para garantir uma boa aprendizagem,utilizar uma iluminação de

qualidade é essencial, fazendo-se necessário atentar a três fatores, níveis mínimos de

iluminância, uniformidade da luz e ausência de ofuscamento. A fim de assegurar a boa

iluminação a NBR 5413 define níveis mínimos para cada tipo de ambiente.Para atender

os requisitos da Norma, faz-se necessário uma análise da iluminação disponível nas

salas de aula, garantido a preservação da visão e a aprendizagem dos alunos.Dando

ênfase à quantidade mínima de iluminamento o presente trabalho tem por objetivo

propor ações de adequação no sistema de iluminação das salas de aula a partir do

método dos lúmens, que consiste em averiguar o iluminamento utilizando-se de cálculos

e medições.

Com base nos resultados encontrados constatou-se a necessidade de medidas

preventivas e alterações para que o sistema de iluminação atenda as especificações da

Norma vigente.

Palavras chaves: Iluminação. Salas de aula. NBR 5413. Método dos lumens.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Entrada da Escola Professor José Bizerra de Britto........................................11

Figura 2. Localização da Escola Professor José Bizerra de Britto.................................12

Figura 3. Pilares de uma boa iluminação (tradução nossa)............................................17

Figura 4. Diferenças no consumo e economia de lâmpadas incandescentes, halógenas,

fluorescentes e de LED....................................................................................................20

Figura 5.Exemplo de lâmpada incandescente e suas principais partes.........................20

Figura 6. Formas das lâmpadas fluorescentes................................................................21

Figura 7. Iluminância......................................................................................................25

Figura 8. Luminância......................................................................................................26

Figura 9. Fluxo luminoso de fontes conhecidas.............................................................28

Figura 10. Altura útil......................................................................................................30

Figura 11. Fator de utilização, luminária (Teto, parede, piso). Adaptada......................31

LISTA DE TABELAS

Tabela 1. Fluxo luminoso das lâmpadas em uso na escola.............................................16

Tabela 2. Grau de reflexão..............................................................................................23

Tabela 3. Valores de iluminâncias médias mínimas para salas de aula..........................24

Tabela 4. Eficiência luminosa de várias fontes luminosas(Adaptada)..........................27

Tabela 5. Fator de perdas luminosas...............................................................................29

Tabela 6. Iluminamento atual da Escola Professor José Bizerra de Britto, Ponta da

Serra, Crato-CE...............................................................................................................33

Tabela 7. Proposta de adequações no sistema de iluminação da Escola José Bizerra de

Britto, Ponta da Serra, Crato-CE.....................................................................................36

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO ........................................................................................................ 10

1.1. Contexto .................................................................................................................. 10

1.2. JUSTIFICATIVA ............................................................................................ 13

1.3. OBJETIVOS ..................................................................................................... 14

1.3.1 Objetivo geral. .................................................................................................... 14

1.3.2 objetivos específicos. .......................................................................................... 14

1.4 METODOLOGIA .............................................................................................. 15

2. REFERENCIAL TEÓRICO .................................................................................... 17

2.1.Sistemas De Iluminação. ......................................................................................... 17

2.1.1 Iluminação Artificial. .................................................................................. 18

2.2 Lâmpadas. ................................................................................................................ 19

2.2.1 Lâmpadas Incandescentes. .................................................................................. 20

2.2.2 Lâmpadas De Descargas .................................................................................... 21

2.2.3Lâmpadas De Estado Sólido Led. ...................................................................... 22

2.3 Luminárias. .............................................................................................................. 22

2.4 NBR 5413: Iluminância De Interiores. .................................................................. 23

2.5 Índice de Reprodução de Cores (IRC). .............................................................. 24

2.6Iluminância (E) ........................................................................................................ 25

2.7 Luminância .......................................................................................................... 26

2.8Eficácia Luminosa. ................................................................................................... 27

2.9Intensidade luminosa ............................................................................................ 28

2.10 Fluxo Luminoso. ................................................................................................ 28

2.11 Depreciações do fluxo Luminoso. ..................................................................... 29

2.12 Índices Do Recinto Ou Fator Local K. ................................................................ 29

2.13Fator de utilização .................................................................................................. 30

2.14 Método Dos Lúmens .............................................................................................. 31

3. RESULTADOS ......................................................................................................... 33

3.1 Verificação do Sistema Atual de Iluminação .................................................... 33

3.2 Proposta de soluções para os problemas encontrados no sistema de

iluminação ...................................................................................................................... 33

3.3 Ações que poderiam melhorar o desempenho do sistema de iluminação das

salas de aula .................................................................................................................... 36

4. CONSIDERAÇÕES FINAIS ................................................................................... 38

REFERENCIAS ........................................................................................................... 39

ANEXOS ........................................................................................................................ 41

10

1. INTRODUÇÃO

A vida do homem está intimamente ligada à luz. As experiências armazenadas

na memória, em sua maioria, são ativadas através de imagens. A luz exerce influência

sobre o estado de espírito. Lugares pouco iluminados causam sensações de angústia e

tristeza, enquanto que ambientes coloridos e bem iluminados provocam sensações de

alegria e prazer (TRAPANO; PORTO, 1997).

Sabe-se que a função principal de um edifício escolar é estimular a

aprendizagem da maneira mais eficaz possível e para isso uma boa iluminação preserva

a visão do estudante e incita o desenvolvimento da criança (PEREIRA; SOUSA, 2005).

Para obter-se uma iluminação adequada é necessário atentar-se há três fatores básicos:

os níveis mínimos de iluminância, boa uniformidade da luz no ambiente e a ausência de

ofuscamento.

Sem dúvidas a luz artificial tornou-se imprescindível para as melhores condições

de trabalho nos ambiente, tornando ainda mais seguras e confortáveis as nossas vidas.

Em relação ao bem estar humano, a iluminaçãoapresenta-se como um fator importante

na qualidade de vida.

Cada espaço requer um tipo de iluminação específico e distinto, sejam eles

residenciais ou comerciais. De acordo com a NBR 5410:2004 as instalações elétricas de

cada ambiente devem apresentar condições que garantam a segurança das pessoas e

animais, o funcionamento adequado da instalação e a conservação dos bens. A NBR

5413:1992 estabelece os valores de iluminâncias médias mínimas para a iluminação

artificial de interiores, onde se realizem atividades de comércio, indústria, ensino,

esporte entre outras.

Com base nessas informações o presente trabalho faz um estudo de caso do

sistema de iluminação das salas de aula da Escola Professor José Bizerra de Britto

situada no distrito de Ponta da Serra, Crato-CE,observando a viabilidade de haver aula

no período noturno, dando enfoque aos índices de iluminamento dos ambientes, para

garantir o conforto e seguranças. A partir desse estudo, foram propostas medidas

preventivas em conformidades com as NBR 5410:2004 e da NBR 5413:1992.

1.1. Contexto

A proposta do projeto de pesquisa foi realizada na escola Professor José Bizerra

de Britto, localizada na Rua Bernardo Vieira S/N,Distrito de Ponta da Serra, Crato-CE.

11

A escola possui20 divisõesentre banheiros, cantina, diretoria, salas de aula, biblioteca,

com 24 turmas em um funcionamento matutino e vespertino onde estão matriculados

718 alunose possuium quadro de 72 funcionários. São utilizadas 12 salas para ensino

infantil e fundamental e essas salas de aula serão o objeto de estudo, onde serão

observadas as condições de iluminação a fim de possibilitar o funcionamento das salas

no período noturno.

Figura 1. Entrada da Escola Professor José Bizerra de Britto.

Fonte: Elabora pelo autor.

Ponta da Serra é um dos dez distritos político-administrativos em que está

subdivido o município de Crato. Localiza-se às margens da rodovia CE-055, a cerca de

15 km da sede do município. Segundo o Instituto de Pesquisa e Estratégia Econômica

do Ceará – IPECE (2014), o distrito de Ponta da Serra foi criado em 1957. É banhado

pelas águas do rio Carás, que forma um imenso vale de mesmo nome, que tem uma das

terras mais férteis do Ceará.

O Distrito dispõe de equipamentos sociais einfraestrutura compatível com as

necessidades da população, tais como: escolas de educação infantil, ensino fundamental

e médio; posto de atenção primária a saúde; estrutura de atendimento em segurança

pública; sistema de telefonia pública, comercial e residencial; edificações com

condições para a instalação da Prefeitura e da Câmara Municipal; estabelecimento de

12

venda a varejo de combustível para veículos e gás de cozinha e posto de serviços dos

correios (LIMA, 2010).

Figura 2. Localização da Escola Professor José Bizerra de Britto.

Fonte: GOOGLE MAPS. Disponível em:

<http://www.escol.as/67627-professor-jose-bizerra-de-britto >.

Acesso em: 17 mar. 2016.

13

1.2. Justificativa

A existência de projetos defasados ou mesmo inexistentes, contribuem para a

precariedade das instalações elétricas em diversos estabelecimentos.

Com isso o presente trabalho visa um estudo do sistema de iluminação das salas

de aula da Escola, e caso problemas forem encontrados, fornecer uma proposta de

adequação propondomelhorias nas instalações, melhorando o conforto e a segurança,

reduzindo os acidentes ocasionados pela má funcionalidade das instalações em estudo.

14

1.3. Objetivos

1.3.1. Objetivo geral

Analisar o sistema de iluminação nas salas de aulada escola Professor José

Bizerra de Britto para viabilizar o ensino no período da noite, visando propor

adequações para atendimento as Normas regulamentadoras.

1.3.2.Objetivos específicos

Descrever os sistemas de iluminação conforme normas técnicas;

Elaborar uma listagem para orientar a identificação dos pontos de não

conformidade da norma e propor soluções para cada sala de aula;

Sugerir ações de eficiência energética.

15

1.4. Metodologia

Para a continuidade do trabalho foram realizadas duas visitas à escola,onde

foram coletados diversos dados (número de salas, quantidade de lâmpadas, dimensões

das salas de aula).

Durante visitas ao colégio foi necessário identificar a área e o perímetro de cada

ambiente, bem como a quantidade de lâmpadas e luminárias presentes nos ambientes

em estudo. Foi observado também as cores das paredes, piso e teto, para serem

realizados os devidos cálculos segundo o índice local “K”. Em função do índice Local

em conjunto com as cores das paredes, teto e piso foi determinado o fator de utilização

(u).Como forma de nortear o processo de identificação das não conformidades e com o

objetivo de organizar as informações levantadas, foram elaboradas plantas contendo os

principais dados das salas de aula (Anexo 1 a 12).

Após a revisão bibliográfica apoiada com as noções já adquiridas durante as

aulas de eletrotécnica, o método dos lúmens foi utilizado para averiguar o iluminamento

de cada sala. Foi calculado e comparado com as recomendações da NBR 5413. Os

índices de Iluminância foram colocados como adequados ou não a partir do que é

descrito na norma NBR 5413 para escolas, mais especificamente para salas de aula.

Adotou-se a recomendação de 300 lux, como valor ideal para salas de aula.

A partir dessa comparação foi elaborada uma tabela apontando as não

conformidades dos ambientes em relação à norma.

Roteiro para o cálculo da iluminação:

1. Identificação das dimensões do local, cores das paredes, teto e piso;

2. Cálculo da altura útil;

3. Cálculo do Índice do recinto ou fator local K (equação 4);

4. Relacionar o Índice do recinto com as refletâncias (Teto, parede, piso) da tabela 2,

para a obtenção do Fator de Utilização (figura 11);

5. Cálculo do fluxo luminoso de acordo com a quantidade de lúmens emitido por cada

lâmpada (Tabela 1);

16

Tabela 1. Fluxo luminoso das lâmpadas em uso na escola.

Lâmpadas Fabricante F. Luminoso Medidas Potencia (w) Tensão (v)

Fl. Compacta 3u T4 G-light 1504 54x177 25 220

Fl. Tubular T8 G-light 2200 26x1210 36 220

Fonte: Elaborada pelo autor.

6. Cálculo do iluminamento a partir da equação (6);

7. Comparar o iluminamento obtido com as especificações da NBR 5413.

17

2. REFERENCIAL TEÓRICO

2.1.Sistemas de iluminação

O sistema de iluminação pode ser dividido em natural e artificial com o objetivo

de fornecer luz para prática de tarefas visuais, proporcionando um ambiente visual

adequado aos ocupantes dos postos de trabalho (GHISI, 1997). Além do que, esta

iluminação deve atender as exigências do usuário apenas nos momentos em que se

realiza a tarefa visual, normalmente determinado pelo período de ocupação do ambiente

construído. Para que se atinja esse objetivo é necessário o uso correto da luz, através da

otimização dos níveis de iluminação, do índice de reprodução de cor e da temperatura

de cor da fonte de luz, das taxas de luminâncias e contrastes.

Nesse contexto percebe-se que o foco principal de um sistema de iluminação é

garantir a melhor qualidade de iluminação possível sempreatentando a três pontos

básicos: conforto individual, arquitetura e aspecto financeiro (figura 3).

Figura 3. Pilares de uma boa iluminação (tradução nossa).

Fonte: VEITCH, J. A. Light, lighting, and health: issues for

consideration. LEUKOS: The Journal of the Illuminating

Engineering Society, v. 2, n. 2, out. 2005.

Os sistemas de iluminação, tanto natural como artificial, possuem diversas

características que podem ser utilizadas para atingir a eficiência energética e oconforto

18

visual dos usuários e que devem por isso ser analisadas e compreendidas para que sejam

utilizadas da melhor maneira possível. O sistema de iluminação natural não será

considerado, pois o estudo visa uma avaliação de atividades no período noturno.

A melhor maneira de se analisar um sistema de iluminação é através da

eficiência energética. Segundo Ghisi (1997) um sistema de iluminação energeticamente

eficiente pode ser obtido através da minimização de duas variáveis: o tempo de

utilização e a potência instalada. Os sistemas energeticamente eficientes, quando não

entendidos adequadamente, podem parecer caros e causar a impressão de proporcionar

condições de trabalho luxuosas. Porém, esse tipo de sistema deveria ser considerado um

investimento de retorno financeiro garantido em virtude do seu considerável potencial

econômico, ou seja, o investimento inicial pode custar mais do que uma instalação

ineficiente, contudo o retorno vem em poucos anos através da economia de eletricidade

e de redução nos custos de reposição de equipamentos.

2.1.1.Iluminação artificial

A iluminação artificial é toda fonte de luz produzida pelo homem para suprir a

necessidade de iluminação quando a luz natural não é suficiente. Segundo Ghisi (1997),

as lâmpadas são componentes do sistema de iluminação artificial que convertem energia

elétrica em luz visível e, para que esta possa ser produzida e distribuída adequadamente,

é necessária a utilização, respectivamente, de reatores (dependendo da lâmpada

utilizada) e de luminárias que são os componentes auxiliares do sistema de iluminação

artificial.

De acordo com Paine (2008) a luz artificial é gerada por fontes de energia não-

naturais. A maioria das atividades humanas seriam praticamente impossíveis se não

existissem fontes alternativas de luz. A vantagem dessa luz reside no fato de que ela

pode ser controlada de acordo com as vontades e as necessidades do homem. É possível

monitorar adequadamente a intensidade, a qualidade e a quantidade de luz para

determinadas situações.

A iluminação natural apresenta diversas vantagens em relação à artificial, porém

nem sempre pode nos garantir um nível de iluminação adequado, necessitando, na

maioria dos casos, da iluminação artificial como complemento. TOLEDO (2008 apud

Schmid, 2005) destaca que, independente do aproveitamento que se faça da luz natural,

19

a luz artificial, para ser usada à noite ou não, é um elemento quase inevitável da

expressividade dos ambientes.

2.2. Lâmpadas

Lâmpadas são responsáveis pelo fornecimento de energia luminosa, que é

essencial o auxílio de luminárias, que através das mesmas se obtém uma melhor

distribuição de luminosidade, bem como uma proteção adequada contra as

intempéries,além do que proporciona tanto um visual agradável quanto estético

(CREDER, 2007). Em geral as lâmpadas são classificadas, de acordo com o seu

mecanismo básico de produção de luz, em lâmpadas incandescentes, lâmpadas de

descarga e estado sólido (LED).

Um dos tipos de lâmpadas mais utilizadas era as do tipo incandescentes, porém

essas lâmpadas gastam 95% da energia para aquecer e somente 5% para iluminar, com

isso, utilizam muita energia para fornecer pouca luz, ou seja, apesar de seu baixo custo

de aquisição elas consomem muita energia, tornando se economicamente inviáveis.A

portaria Nº 1.007 foi estabelecida em conjunto entre o Ministério de Minas e Energia,

Ministério da Ciência Tecnologia e Inovação e o Ministério do Desenvolvimento,

Indústria e Comércio Exterior proibiu, desde o dia 1 julho de 2015, a venda das

lâmpadas incandescentes de 60 watts. Agora o consumidor pode optar pelo uso das

lâmpadas fluorescentes compactas, halógenas ou de LED.

As lâmpadas fluorescentes compactas e as de LED tem uma durabilidade maior

que as incandescentes, segundo o Programa Nacional de Conservação de Energia

Elétrica (Procel), as incandescentes duram em média 1000 horas, as fluorescentes 6 mil

horas e as de LED duram cerca de 25 mil horas. Sem falar na diferença no consumo e

na economia (Figura 4).

20

Figura 4. Diferenças no consumo e economia de lâmpadas incandescentes, halógenas, fluorencentes e de

LED.

Fonte: ArqPlane, Arquitetura e Design, 2015. Disponível em:

https://arqplane.wordpress.com/2015/08/05/o-fim-das-lampadas-incandescentes-e-a-economia-na-conta-

de-luz/. Acesso: 21 jun. 2016.

2.2.1. Lâmpadas incandescentes

São lâmpadas mais antigas, usadas na iluminação residencial que emitem luz a

partir de um filamento incandescente (Figura 5). Por serem de baixa eficiência, ou seja,

gastam muita energia produzindo muito calor e pouca luz, as mesmas estão sendo

substituídaspelas Lâmpadas Fluorescentes. Lâmpadas incandescentes são usadas em

luminárias, emresidências, comercio, iluminação decorativa. O uso da mesma pode estar

relacionado com o fato de serem mais antigas e mais baratas.

Figura 5. Exemplo de lâmpada incandescente e suas principais partes.

Fonte: GARCIA JÚNIOR, E. Luminotécnica. Coleção estude e use - Série instalações

elétricas. Editora Érica Ltda, São Paulo, 1996.

21

Existem três tipos de lâmpadas incandescentes utilizadas em edificações

(LAMBERTS et al., 1997), comuns, alógenas e as espelhadas. Embora todas elas

possuíram o mesmo principio de funcionamento, as espelhadas e alógenas possuem

características que diferem das comuns. As lâmpadas comunssão as mais conhecidas e

de tecnologia mais antiga, se apresentam em bulbos claros ou leitosos, já as lâmpadas

alógenas funcionam com um gás alógeno no interior do bulbo e algumas possuem um

refletor dicroico, proporcionando uma luz mais fria do que as comuns. As lâmpadas

espelhadas possuem um refletor interno que melhora o condicionamento da luz e

funciona como uma luminária.

2.2.2. Lâmpadas de descarga

São lâmpadas mais compactas, econômicas e produz luz muito brilhante (figura

6). O seu uso é bastante comum na iluminação interna de grandes lojas, galpões,

fábricas, em vitrines e na iluminação de áreas externas (postes de ruas). Um dos fatores

do seu uso que além de possuírem baixo consumo de energia, a luz extremamente

brilhante, possibilita iluminação de grandes áreas. São classificadas em fluorescentes

comuns, as compactas e as lâmpadas de vapor de mercúrio (PROCEL, 2002).

Figura 6. Formas da lâmpadas fluorescentes.

Fonte: PEREIRA, F. O. R; SOUZA, M. B. Conforto ambiental: iluminação.

Florianópolis: Universidade Federal de Santa Catarina, 2005. 120p. Apostila.

22

As lâmpadas de descarga normalmente necessitam de dispositivos externos para

realizar sua ignição e estabilização de corrente. Além disso, possuem,

normalmente,eficiência luminosa e vida útil maiores que as incandescentes. Porém

possuem um maiorcusto de implantação e um índice de reprodução de cores

relativamente baixo, quando comparados às incandescentes (FIORINI, 2006).

As lâmpadas fluorescentes comuns possuem um ótimo desempenho, são mais

indicadas para iluminação de interiores. Por sua alta eficiência que é do tipo HO (high

output), indicada por razões de economia, é bastante utilizada em escritórios, mercados,

lojas e entre outros. As lâmpadas fluorescentes compactas são assim chamadas devido

ao seu pequeno tamanho e baixa potência, disponíveis de 7 a18 W. Devido a sua

excelente eficiência luminosa, proporcionando uma redução no calor gerado pelo

sistema e consequentemente uma grande economia de energia elétrica, tem causado uma

grande revolução no quesito de concepção de projetos de iluminação com lâmpadas

fluorescentes. As lâmpadas do tipo vapor de mercúrio são empregadas em locais de

grandes proporções, um exemplo é a iluminação de vias publicas (PEREIRA &

SOUZA, 2005).

2.2.3. Estado sólido LED (Light Emitting Diode)

Lâmpadas de estado sólido ainda estão sendo desenvolvidas. Como Creder

(2007) menciona, a geração futura dos conhecidos LEDs. Tendo uma eficiência

energética muito mais superior as fluorescentes compactas. Atualmente esse tipo de

iluminação é bastante utilizado em painéis, aparelhos eletrônicos e em semáforos, uma

vez que os mesmos necessitam de uma grande eficácia luminosa.

2.3. Luminárias

De acordo com as disposições da Philips (1981) as luminárias são aparelhos

destinados à fixação da lâmpada. Mas, além de dar suporte, elas devem controlar e

distribuir a luz, manter a temperatura de operação dentro dos limites estabelecidos, ter

uma aparência agradável, ser economicamente viável e facilitar instalação, conservação

e manutenção.

A luminária é um dos principais fatores de qualidade da iluminação,

poisdetermina os contrastes, a possibilidade de boa adaptação, a presença ou não de

ofuscamento e, em geral, a capacidade visual e o bem estar causado pela iluminação

(GHISI, 1997).

23

Uma luminária eficiente otimiza o desempenho do sistema de iluminação

artificial. Ao avaliar uma luminária, sua eficiência e suas características de emissão são

de considerável importância (LAMBERTS et al., 1997, p. 82).

Fiorini(2006) diz que ao dimensionar a quantidade de luminárias ideal à

iluminação de um determinado ambiente, deve-se considerar a eficiência da luminária,

as dimensões do recinto e a refletância de suas paredes, sendo que a refletância da

superfície está diretamente relacionada com a cor da tinta utilizada nas superfícies do

ambiente ou pelo material que ele é constituído (Tabela 2).

Tabela 2. Grau de reflexão.

COR GRAU DE REFLEXÃO

BRANCO 70 ATÉ 80%

PRETO 3 ATÉ 7%

CINZA 20 ATÉ 50%

AMARELO 50 ATÉ 70%

TIPO DE MATERIAL GRAU DE REFLEXÃO

MADEIRA 70 ATÉ 80%

CONCRETO 3 ATÉ 7%

TIJOLO 20 ATÉ 50%

ROCHA 50 ATÉ 70%

Fonte: PHILIPS. Manual de Iluminação. 3. ed. Holanda:

Philips Lighting Division, 1981.

Segundo Santamouris (1996) a falta de manutenção em luminárias pode reduzir

o fluxo luminoso em 30%. Porém, Iesna (1995) afirma que a falta de manutenção em

luminárias pode reduzir a iluminância em 25 a 50%, dependendo da aplicação e do

equipamento utilizado.

2.4.NBR 5413: iluminância de interiores

A NBR 5413, Iluminância de Interiores, estabelece os valores de iluminâncias

médias mínimas em serviço para iluminação artificial em interiores, onde se realizem

atividades de comércio, indústria, ensino, esporte e outras (ABNT, 1992, p.1).

24

Essa norma indica, para cada ambiente, três valores de iluminância, devendo o

valor médio ser utilizado em todos os casos, o valor mais alto quando a tarefa se

apresenta com refletâncias e contrastes bastante baixos, erros são de difícil correção, o

trabalho visual é crítico, a alta produtividade ou precisão são de grande importância e a

capacidade visual do observador está abaixo da média. Com relação ao valor mais

baixo, ele pode ser utilizado quando refletâncias ou contrastes são relativamente altos, a

velocidade e/ou precisão não são importantes e a tarefa é executada ocasionalmente

(ABNT, 1992).

Dentro desse contexto é definido segundo a NBR 5413 (ABNT, 1992) que para

salas de aula os valores médios mínimos devem ser de 200, 300 e 500 lux (Tabela 3).

Tabela 3. Valores de iluminâncias médias mínimas para salas de aula

(adaptada).

AMBIENTES ILUMINÂNCIA (LUX)

ESCOLAS

Salas de Aulas 200 - 300 – 500

Quadros negros 300 - 500 – 750

Salas de trabalhos manuais 200 - 300 – 500

Fonte:ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, ABNT. NBR

5413: Iluminância de Interiores. Rio de Janeiro, 1992. 13p.

2.5. Índice de Reprodução de Cores (IRC)

O índice de reprodução de cor é baseado em uma tentativa de mensurar a

percepção da cor avaliada pelo cérebro. O IRC é o valor percentual médio relativo à

sensação de reprodução de cor, baseado em uma série de cores padrões (LUZ, 2007).

Para facilitar o esclarecimento, é costume, entre os fabricantes, a apresentação

de uma tabela que informe comparativamente o índice de reprodução de cores, a

temperatura de cor e a eficácia ou eficiência luminosa.

Luz (2007) diz que o método de avaliação, numa explicação bem simplificada,

consiste na avaliação das cores padrões, quando submetidas à luz da fonte a ser

analisada e sob a luz de uma fonte de referência que deveria ser um corpo negro

(radiador integral), que apresenta um valo de 100%.

25

2.6.Iluminância (E)

A NBR 5413 define como iluminância o limite da razão do fluxo luminoso

recebido pela superfície em torno de um ponto considerado, para a área da superfície

quando esta tende a zero. De modo geral Pereira & Sousa (2005) entendem que

iluminância é a medida da quantidade de luz incidente numa superfície por unidade de

área (Figura 6).

FIGURA 7. Iluminância

Fonte: PEREIRA, F. O. R; SOUZA, M. B. Conforto

ambiental: iluminação. Florianópolis: Universidade

Federal de Santa Catarina, 2005. 120p. Apostila.

A unidade de medida da iluminância é expressa em lux e pode ser medida

através de um aparelho chamado luxímetro. A equação (1) serve para a realização do

cálculo de iluminância.

Onde:

Ø = fluxo Luminoso, em lúmens.

S = área da superfície iluminada, em m2.

E = iluminância, em lux.

(1)

26

Como as fontes luminosas não apresentam uma distribuição uniforme, a

iluminância não será a mesma em todos os pontos do recinto sendo considerada na

prática a iluminância média.

2.7. Luminância

De acordo com Costa (2006) a luminância é a intensidade luminosa emitida ou

refletida por uma superfície iluminada em direção ao olho humano, conforme a figura

X, ou ainda a intensidade luminosa de uma fonte de luz produzida ou refletida por uma

superfície iluminada, sendo função da iluminância e das características de reflexão das

superfícies. Sua unidade é dada em Candela/m².

FIGURA 8.Luminância.

Fonte: OSRAM. Manual Luminotécnico. 2012. Disponível em:

<http://www.osram.com.br/osram_br/Ferramentas_&_Catlogos/D

ownloads/Iluminacao_Geral/Manual_do_Curso_Iluminacao_Conc

eitos_e_Projetos796562/index.html>. Acesso em 24/04/2016.

A iluminância em determinado ponto pode ser calculada através da equação (2).

(2)

27

Onde:

L = luminância, em cd/m2.

I = Intensidade Luminosa, em cd.

α = ângulo considerado, em graus.

A = área projetada, em m2.

Devido à dificuldade em determinar a intensidade luminosa proveniente de

corpo não radiante, é usual a utilização da equação (3):

Onde:

ρ = coeficiente de reflexão.

E = iluminância sobre a superfície, em lux.

2.8. Eficácia luminosa

Segundo Pereira & Souza (2005) a eficácia luminosa pode ser definida como a

habilidade que uma fonte possui de converter potência em luz (Tabela 4). A iluminação

natural apresenta maior eficácia luminosa do que a artificial. Porém, para que ela seja

adequadamente aproveitada, sem que ocorra desconforto térmico ou visual, é importante

que se utilize a luz indireta do sol na iluminação dos ambientes.

TABELA 4. Eficiência luminosa de várias fontes luminosas (Adaptada).

FONTE LUMINOSA EFICÁCIA LUMINOSA ARTIFICIAIS

Incandescente 14 – 20

Alógena 16 – 20

Fluorescente 50 – 80

Vapor de Mercúrio 30 – 60

Vapor Metálico 60 – 80



(3)

28

A eficiência luminosa permite comparar entre duas fontes luminosas, qual delas

proporcionará um maior rendimento. Segundo Fiorini (2006) a eficácia luminosa

também é levada em consideração quando se executa uma análise de custo-benefício,

visto que o custo inicial da aquisição da luminária e lâmpada pode ser restituído no

decorrer de sua vida útil devido à economia de energia elétrica.

2.9. Intensidade Luminosa

É o fluxo luminoso emitido em uma específica direção em um ângulo sólido por

segundo, em outras palavras é a concentração de luz numa dada direção específica,

irradiada por segundo. As medições da intensidade luminosa são realizadas dentro dos

laboratórios dos fabricantes de luminárias para conseguir as características de

distribuição da luz e informar o consumidor, (OSRAM, 2012). As performances

fotométricas de uma luminária são derivadas da distribuição e intensidade da

luminosidade medida.

2.10. Fluxo luminoso

De acordo com a Lumicenter (2015) fluxo luminoso é uma das unidades

fundamentais em engenharia de iluminação, dada como a quantidade total de luz

emitida por uma fonte, em sua tensão nominal de funcionamento. Nada mais é que a

radiação emitida por uma fonte de luz em todas as direções e percebida pelo olho

humano.

Figura 9. Fluxo Luminoso de fontes luminosas conhecidas.



29

2.11.Depreciação do fluxo luminoso

Creder (2007) diz que o acúmulo de sujeira nas superfícies do recinto reduz o

fluxo refletido e, em consequência, reduz o iluminamento. Para compensar parte desta

depreciação, estabelece-se um fator de depreciação que é utilizado no cálculo do

número de luminárias. Este fator evita que o nível de iluminância atinja valores abaixo

do mínimo recomendado.

O Fator de perdas luminosas(d) consiste em saber quanto o fluxo luminoso é

depreciado em função do acúmulo de poeira na luminária, do ambiente e da perda de

fluxo luminoso em função da vida útil das lâmpadas. Considerar como fator de perdas

luminosas os seguintes valores da Tabela 5:

TABELA 5. Fator de perdas luminosas.

FATOR DE PERDAS LUMINOSAS

Ambientes Fator (%)

Limpo 80

Médio 70

Sujo 60

Fonte: PHILIPS. Manual de Iluminação. 3. ed.

Holanda: Philips Lighting Division, 1981.

2.12.Índice do Recinto ou fator local K

De acordo com a AltoQi (2014), o Índice do recinto é a relação entre

comprimento, largura e altura de montagem, ou seja, altura da luminária em relação ao

plano de trabalho. A equação (4) apresenta a maneira de calcular o índice K.

K = a . b

h (a + b)

Onde:

a = Comprimento do ambiente

b = largura do ambiente

h = Pé direito útil (distancia real entre a luminária e o plano de trabalho)

(4)

30

Figura 10. Altura útil

Fonte: Noções de cálculo luminotécnico. Disponível

em: <

http://www.lumilandia.com.br/dicasluminosas.html >.

Acesso em: 24 maio 2016.

2.13. Fator de utilização

Pereira & Souza (2005) definem como Fator de Utilização (u) como um número

complexo, obtido em laboratório, que representa a eficácia da luminária e as

características físicas e geométricas das superfícies que compõe um ambiente.

Podendo ser calculado a partir da equação (5):

Onde:

u = fator de utilização.

K = eficiência de recinto ou índice de recinto.

η luminária = Eficiência de luminária.

Na prática, os fabricantes costumam apresentar para as suas luminárias um

quadro relacionando o índice de recinto com as refletâncias do teto, parede e piso. A

figura 11 apresenta os fatores de utilização da luminária comercial de sobrepor, modelo

FS 840 da Intral, que está disponível para duas lâmpadas de 36 Watts.

u = K x η luminária (5)

31

Figura 11. Fator de utilização, luminária (Teto, parede, piso). Adaptada.

Fonte: Catálogo Intral. Disponível em:<http://intral.com.br/>Acesso em: 25 de

maio 2016.

Segundo Fiorini(2006) para a determinação do fator de utilização da luminária,

basta relacionar a refletância do teto, parede e chão com o índice de recinto, de acordo

com a figura 11.

2.14.Método dos lumens

Segundo Luz (2007) O método mais utilizado para sistemas de iluminação em

edificações é o método dos Lumens, ou método do Fluxo Luminoso, que consiste em

determinar a quantidade de fluxo luminoso (lumens) necessário para determinado

recintobaseado no tipo de atividade desenvolvida, cores das paredes e teto e do tipo de

lâmpada-luminária escolhidos.

Gonçalves (2012) diz que esse método foi apresentado em 1950 na edição do

WestinghouseLightingHandbook e que ele é baseado na determinação do fluxo

luminoso necessário para se obter um nível de iluminamento médio desejado no plano

de trabalho. O fluxo luminoso, necessário para que seja atingido um determinado nível

de iluminamento médio, pode ser pela equação (6).

(6)

32

Onde:

Fluxo luminoso em lumens;

E:iluminância ou nível de iluminamento em lux;

S:área do recinto em m²;

coeficiente de utilização;

d:fator ou coeficiente de depreciação.

Fiorini(2006) afirma que a relação apresentada serve para determinar o fluxo

luminoso total que as lâmpadas a serem instaladas devem emitir. Esse fluxo luminoso,

necessário à iluminação de um ambiente, depende de várias características do recinto,

como por exemplo: dimensões, pé-direito, altura do plano de trabalho, nível de

iluminamento requerido, características da luminária e refletância do ambiente.

A partir do fluxo luminoso total necessário, determina-se o número de lâmpadas

da seguinte forma:

Onde:

n: número de lâmpadas;

:fluxo luminoso em lumens;

: fluxo luminoso de cada lâmpada.

(7)

33

3. RESULTADOS

3.1. Verificação do sistema atual de iluminação

Com a realização dos cálculos pode se observar que nenhum dos ambientes em

estudo atende ao iluminamento mínimo para salas de aula(Tabela 6). Sendo necessária

uma adequação no sistema de iluminação para que seja possível haver aula no período

noturno.

Tabela 6.Iluminamento atual da Escola Professor José Bizerra de Britto, Ponta da Serra, Crato-CE.

Ambiente Iluminação

Necessária

Iluminamento

Atual

Situação

SALA 01 300 79,46 Não atende as especificações da

NBR 5413


NBR 5413


NBR 5413


NBR 5413


NBR 5413


NBR 5413


NBR 5413


NBR 5413


NBR 5413


NBR 5413


NBR 5413


NBR 5413 Fonte: Elaborada pelo autor.

3.2. Propostas de soluções para os problemas encontrados no sistema de

iluminação

Como nenhum dos itens atendeu os requisitos básicos da Norma, fez-se

necessária a proposta de soluções para cada pendência encontrada. Um novo tipo de

34

luminária mais eficiente foi escolhido (ver anexo 13) e para a utilização dessa luminária

considerou a instalação de um forro de gesso. O iluminamento médio mínimo foi

adequado para 300 lux. Foi considerado que o ambiente terá uma manutenção periódica

diminuindo a depreciação luminosa, sendo assim o coeficiente adotado será de 0,8. As

seguintes propostas de soluções são apresentadas nos cálculos a seguir.

Sala 01.

Dimensões: 5,30m x 5,00m

h.útil: 2,80 – 0,70 = 2,10

Refletâncias (teto, parede, piso): 70-50-10

K: 1,23

u: 0,52

E: 300 lux

: 300 x 26,5 = 18928,57 Lumens

0,52 x 0,8

n = 1898,57 = 4 Luminárias

2 x 2200

Sala 02.

Dimensões: 7,00 x 5,05

h.útil: 2,80 – 0,70 = 2,10


K: 1,39

u: 0,56

E: 300 lux

: 300 x 35,35 = 23671,88 Lumens

0,56 x 0,8

n = 23671,88= 5,38. Utilizar 6 Luminária

2 x 2200

Sala 03.


h.útil: 2,80 – 0,70 = 2,10


K: 1,55

u: 0,62

E: 300 lux

: 300 x 42,70 = 25826,61 Lumens

0,62 x 0,8

n = 25826,61 = 5,87. Utilizar 6 Luminárias

2 x 2200

Sala 04.


h.útil: 2,80 – 0,70 = 2,10


K: 1,55

u: 0,62

E: 300 lux

: 300 x 42,70 = 25826,61 Lumens

0,62 x 0,8

n = 25826,61= 5,87.Utilizar 6 Luminárias

2 x 2200

OBS. As salas 5 e 6 são idênticas a sala 4.

35

Sala 07.


h.útil: 2,80 – 0,70 = 2,10


K: 1,41

u: 0,56

E: 300 lux

: 300 x 35,68 = 23892,86 Lumens

0,56 x 0,8


2 x 2200

Sala 08.


h.útil: 2,80 – 0,70 = 2,10


K: 1,48

u: 0,56

E: 300 lux

: 300 x 40,40 = 27053,57 Lumens

0,56 x 0,8


2 x 2200

Sala 09.


h.útil: 2,80 – 0,70 = 2,10


K: 1,50

u: 0,56

E: 300 lux

: 300 x 42,07 = 28171,86 Lumens

0,56 x 0,8

n =28171,86 = 6,40. Utilizar 8 Luminárias.

2 x 2200

Sala 10.


h.útil: 2,80 – 0,70 = 2,10


K: 1,73

u: 0,62

E: 300 lux

: 300 x 53,58 = 32407,26 Lumens

0,62 x 0,8


2 x 2200

Sala 11.


h.útil: 2,80 – 0,70 = 2,10


K: 1,63

u: 0,62

E: 300 lux

: 300 x 47,76 = 28171,86 Lumens

0,62 x 0,8


2 x 2200

36

Sala 12.


h.útil: 2,80 – 0,70 = 2,10


K: 1,65

u: 0,62

E: 300 lux

: 300 x 48,37 = 29256,05 Lumens

0,62 x 0,8


2 x 2200

A fim de organizar melhor as propostas de soluções foi elaborada a tabela a

seguir.

TABELA 7. Proposta de adequações no sistema de iluminação da Escola José Bizerra de Britto.

Tabela de adequação para o iluminamento de 300 lux

Ambiente Distâncias

Qtd de luminárias Parede/linha (m) Parede/coluna (m)

Sala 01 4 1,25 1,33

Sala 02 6 1,26 1,17

Sala 03 6 1,17 1,52

Sala 04 6 1,17 1,52

Sala 05 6 1,17 1,52

Sala 06 6 1,17 1,52

Sala 07 6 1,34 1,11

Sala 08 6 1,3 1,29

Sala 09 8 1,3 1,01

Sala 10 8 1,64 1,02

Sala 11 8 1,5 1

Sala 12 8 1,5 0.99

Obs. Distância entre lâmpadas = 2 x Parede/coluna Fonte: Elaborada pelo autor.

3.3. Ações que poderiam melhorar o desempenho do sistema de iluminação das

salas de aula

Para a melhoria do sistema de iluminação algumas medidas preventivas

poderiam ser tomadas, como por exemplo, a limpeza das lâmpadas e luminárias

semestralmente para evitar o acúmulo de poeira. A adoção de cores mais claras nas

paredes e o uso de um forro de gesso acarretariam uma melhora na eficiência

37

energética, pois, influenciaria diretamente na refletância. Com a utilização do forro de

gesso poderia ser instaladas luminárias de embutir que apresentam chapas de aço

fosfáticas e refletores laterais que garantem uma melhor uniformidade na distribuição da

lux. Uma manutenção periódica no sistema de iluminação também garantiria o

funcionamento adequado e diminuiria a depreciação do fluxo luminoso.

38

4. CONSIDERAÇÕES FINAIS

O trabalho foi desenvolvido com o objetivo de verificar os níveis de

iluminamento das salas de aula da Escola Professor José Bizerra de Britto e propor

soluções para os problemas encontrados.

Para que a iluminação de ambientes internos seja feita de forma correta e eficaz,

é necessárioo levantamento e verificação de uma grande quantidade de informações e a

realização de alguns procedimentos e análises. Porém,muitas vezes durante a fase de

planejamento o projeto do sistema de iluminação tem irrelevante importância, sendo

deixado de lado e realizado de qualquer maneira. Um sistema de iluminação inadequado

pode causar acidentes, erros de trabalho, fadiga, irritabilidade e problemas de visão, os

quais apresentarão como consequência diminuição da atividade produtiva.

A consequência dessafalta de importância ao sistema de iluminação geraprojetos

com péssima distribuição luminosa, baixos níveis de iluminância, sistemas de baixa

eficiência luminosa ou com problemas de ofuscamento.

A metodologia desenvolvida apresenta todos os passos necessários para a

verificação dos valores de iluminância apresentada em cada sala de aula, levando em

consideração todas as características necessárias para isso. Dessa forma, para a

realização de umaverificação de iluminação de ambientes internos, sugere-se a

utilização desse tipo de metodologia.

As salas de aula apresentaram baixos níveis de iluminância, devido ao numero

insuficiente de luminárias, devido às refletâncias baixas encontradas no interior das

salas de aula. Ficou constatado que as 12 salas de aula necessitam de alguma

modificação para que o a iluminância atenda aos valores mínimos exigidos em Norma.

Sendo assim Ficou constatado que o sistema de iluminação atual da Escola

Professor José Bizerra de Britto não atende os requisitos mínimos exigidos em Norma,

portanto, apresenta inviabilidade no ensino noturno. É importante ressaltar que as

propostas de adequações apresentadas não podem ser realizadas sem um estudo prévio

do sistema elétrico, pois qualquer alteração a ser realizada nesse tipo de sistema deve

ser estudada.

Como um trabalho futuro poderia ser feito um estudo do atual sistema

elétrico da escola, visando à instalação de um novo sistema de iluminação, a

implantação de ar condicionados nas salas de aula e verificar se a quantidade de

tomadas existentes são condizentes com as Normas vigentes.

39

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ANEXOS

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