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Iluminação Natural e Artifcial

ELETROBRAS

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Trabalho elaborado no âmbito do PROCEL EDIFICA - EFICIÊNCIA ENERGÉTICA ENERGÉTICA EM EDIFICAÇÕES. FICHA CATALOGRÁFICA

Iluminação Natural e Artifcial - Rio de Janeiro, agosto/2011

1. Joana Carla Soares Gonçalves/Nelson Solano Vianna/Norberto Corrêa da Silva Moura TODOS OS DIREITOS DIREITOS RESERVADOS - é proibida a reprodução reprodução total ou parcial de qualquer forma ou por qualquer meio. A violação dos direitos de autor (Lei no 9.610/98) é crime estabelecido pelo artigo ar tigo 184 do Código Penal.

Trabalho elaborado no âmbito do convênio ECV033/04 realizado entre ELETROBRAS PROCEL e a UFAL

ELETROBRAS PROCEL Presidência

José da Costa Carvalho Neto Diretor de Transmiss Transmissão ão

José Antônio Muniz Lopes Secretário Executivo do Procel

Ubirajara Rocha Meira Departamento de Projetos de Efciência Energética

Fernando Pinto Dias Perrone Divisão de Efciência Energética em Edifcações

Maria Teresa Marques da Silveira Equipe Técnica ELETROBRAS PROCEL

UFAL

Divisão de Efciência Energética em Edifcações

Edição

Clovis Jose da Silva Edison Alves Portela Junior Elisete Alvarenga da Cunha Estefania Neiva de Mello Frederico Guilherme Cardoso Souto Maior de Castro Joao Queiroz Krause Lucas de Albuquerque Pessoa Ferreira Lucas Mortimer Macedo Luciana Campos Batista Mariana dos Santos Oliveira Vinicius Ribeiro Cardoso

Leonardo Bittencourt

Colaboradores

George Alves Soares José Luiz G. Miglievich Leduc Myrthes Marcele dos Santos Patricia Zofoli Dorna Rebeca Obadia Pontes Solange Nogueira Puente Santos Viviane Gomes Almeida Diagramação / Programação Visual

Anne Kelly Senhor Costa Aline Gouvea Soares Kelli Cristine V. Mondaini

Autores

Joana Carla Soares Gonçalves Nelson Solano Vianna Norberto Corrêa da Silva Moura

SUMÁRIO INTRODUÇÃO .................................................................................................................................. 9 1 O CONCEITO DE CONFORTO LUMINOSO E AS PRINCIPAIS VARIÁVEIS DA ILUMINAÇÃO 11 1.1 As variáveis de contexto e de projeto relativas à iluminação ........................................................................................16 1.2 Do sol ao interior das edifcações .............................................................................................................................................19

2 LUZ E ARQUITETURA .................................................................................................................23 2.1 Histórico do uso da luz na arquitetura ...................................................................................................................................23 2.1.1 Da antiguidade ao movimento moderno ..................................................................................................................................................23 2.1.2 A luz no movimento moderno .......................................................................................................................................................................31 2.1.3 Arquitetos brasileiros e componentes arquitetônicos ..........................................................................................................................37 2.1.4 A luz como elemento undamental na concepção e criação do espaço ........................................................................................41

2.2 Iluminação na arquitetura colonial brasileira 8 ....................................................................................................................48 2.2.1 O desenho da janela ..........................................................................................................................................................................................50

2.3 A luz na arquitetura e as novas tendências tecnológicas ................................................................................................53

3 UNIDADES E GRANDEZAS FOTOMÉTRICAS ........................................................................ 63 3.1 Principais grandezas......................................................................................................................................................................64

4 FONTES PRIMÁRIAS E SECUNDÁRIAS DE LUZ......................................................................81 4.1 Disponibilidade de luz natural ..................................................................................................................................................81 4.1.1 O Sol e os eeitos de sazonalidade ...............................................................................................................................................................81

4.2 Climas e tipos de céu ....................................................................................................................................................................83 4.2.1 Qualidade do ar ...................................................................................................................................................................................................87

4.3 Lâmpadas ..........................................................................................................................................................................................93 4.3.1 A escolha da lâmpada .......................................................................................................................................................................................94 4.3.2 Luminárias ...........................................................................................................................................................................................................101

4.4 Sistemas de iluminação ............................................................................................................................................................ 102 4.4.1 Sistemas principais...........................................................................................................................................................................................102 4.4.2 Sistemas secundários ......................................................................................................................................................................................108

5 PERCEPÇÃO E CONFORTO VISUAL ........................................................................................111 5.1 Introdução ..................................................................................................................................................................................... 111 5.1.1 A unção ...............................................................................................................................................................................................................112 5.1.2 Iluminação...........................................................................................................................................................................................................112

5.2 Percepção do espaço ............................................................................................................................................................... 115 5.3 O olho .............................................................................................................................................................................................. 119 5.3.1 Propriedades do olho ......................................................................................................................................................................................122 5.3.2 Eeitos da idade .................................................................................................................................................................................................126 5.3.3 Campos visuais ..................................................................................................................................................................................................127 5.3.4 Tarea visual.........................................................................................................................................................................................................129

5.4 O Processo visual ......................................................................................................................................................................... 131 5.4.1 Requisitos de uma boa visão ........................................................................................................................................................................132 5.4.2 Fadiga e relaxamento ......................................................................................................................................................................................134 5.4.3 Ouscamento ......................................................................................................................................................................................................135

5.5 Níveis de iluminância ................................................................................................................................................................. 143 5.5.1 Determinação e incremento dos níveis de iluminância (E) ...............................................................................................................144

6 ILUMINAÇÃO NATURAL ...........................................................................................................151 6.1 Iluminação lateral........................................................................................................................................................................ 151 6.1.1 Desempenho luminotécnico de dierentes tipologias de aberturas laterais..............................................................................156 6.1.2 Elementos arquitetônicos de captação e controle da luz lateral.....................................................................................................173

6.2 Iluminação zenital ....................................................................................................................................................................... 186 6.2.1 Características undamentais .......................................................................................................................................................................186 6.2.2 Tipologias de aberturas zenitais ..................................................................................................................................................................190

6.3 Parâmetros de cálculo e dimensionamento da iluminação natural ......................................................................... 204 6.3.1 Iluminação lateral .............................................................................................................................................................................................204 6.3.2 Iluminação zenital ............................................................................................................................................................................................208

7 ILUMINAÇÃO NATURAL E ARTIFICIAL: CONSUMO ENERGÉTICO ...................................209 7.1 Luz e consumo energético....................................................................................................................................................... 209 7.2 Iluminação suplementar artifcial para interiores............................................................................................................ 212 7.2.1 Considerações sobre a aplicação do sistema integrado.....................................................................................................................221 7.2.2 Freqüência de ocorrência. .............................................................................................................................................................................226

8 SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL E ILUMINAÇÃO ................................................................231 8.1 Daylight........................................................................................................................................................................................... 232 8.2 Ecotect............................................................................................................................................................................................. 234 8.3 Radiance ......................................................................................................................................................................................... 241 8.4 Relux ................................................................................................................................................................................................ 247

9 NORMAS .....................................................................................................................................261 9.1 NBR 5413 ........................................................................................................................................................................................ 261 9.2 Projeto de Norma da ABNT para iluminação natural - Resumo ................................................................................. 264

10 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..........................................................................................273

INTRODUÇÃO “A arquitetura é essencialmente uma arte: uma arte visual, uma arte plástica, uma arte espacial. Porém devese perceber que a experiência da arquitetura é recebida por todos os nossos sentidos e não unicamente pela visão. Assim, a qualidade do espaço é medida pela sua temperatura, sua iluminação, seu ambiente, e o modo pelo qual o espaço é servido de luz, ar e som, deve ser incorporado ao conceito do espaço em si” - Louis Kahn. O principal objetivo desta publicação é o de fornecer a seus leitores um “guia” sobre as questões relativas à iluminação natural e artificial dos Edifícios. Não pretende ter caráter de manual, mas dar uma visão completa e abrangente sobre todos os aspectos que envolvem a questão tema deste livro. Não esperem os leitores encontrar nesta publicação “receitas de bolo” para a solução de problemas específicos de iluminação. A filosofia geral deste trabalho é a de apresentar conceitos, tentar verificar de que maneira eles se rebatem na arquitetura como critérios básicos de projeto e dar diretrizes, estratégias para a abordagem dos diferentes assuntos que estruturam a área de iluminação natural e ar tificial dos edifícios. Do ponto de vista do conforto ambiental, quem tem conceitos tem tudo; quem não os tem, não tem nada. Apesar do caráter técnico da disciplina, pretendeu-se dar ao texto um tratamento na linguagem de forma a torná-la o mais simples possível, facilitando assim a compreensão de seu conteúdo. Esta publicação foi desenvolvida em nove capítulos, a saber: • No capítulo 1 apresenta-se uma reflexão sobre o conceito de conforto e uma visão sobre todas as variáveis climáticas, projetuais e humanas que interferem na questão da iluminação natural e artificial; • No capítulo 2 discorre-se sobre a adaptação da Arquitetura ao clima principalment e do ponto de vista do uso da luz ao longo de sua história, mostrando-o como uma das principais variáveis de projeto;

• No capítulo 3 apresentam-se as principais grandezas e conceitos relativos à iluminação natural e artificial; • No capítulo 4 desenvolvem-se os conceitos relativos às fontes primárias e secundárias de luz e também as questões pertinentes aos sistemas de iluminação artificial; • No capítulo 5 comentam-se as exigências humanas e funcionais como objetivo máximo a ser atingido em qualquer projeto – a percepção e o conforto visuais; • O capítulo 6 é dedicado às principais características da iluminação natural lateral e zenital apresentandose inclusive os parâmetros de cálculo e dimensionamento das aberturas; • No capítulo 7 são abordados os principais conceitos relativos à integração entre a iluminação natural e a artificial e à economia de energia; • No capítulo 8 apresenta-se o elenco dos principais softwares na área de iluminação natural e artificial • No capítulo 9 apresenta-se uma síntese das três principais normas e propostas de normas brasileiras com alguns comentários.

1 O CONCEITO DE CONFORTO LUMINOSO E AS PRINCIPAIS VARIÁVEIS DA ILUMINAÇÃO A arquitetura é fruto de todo um contexto social, econômico, político, cultural, tecnológico e geo-climático por que passa uma determinada sociedade. Arquitet ura, antes de tudo, é SÍNTESE. O controle do ambiente não é a totalidade da arquitetura, mas deve ser parte da ordenação básica de qualquer projeto. As questões relacionadas à habitabilidade dos espaços, especificamente aquelas referentes às condições do conforto luminoso, higro-térmico, acústico e de ventilação natural são fundamentais para uma atividade que pretende colocar a satisfação do homem como o seu principal objetivo. Louis Kahn já dizia: “A qualidade do espaço é medida pela sua temperatura, sua iluminação, seu ambiente, e o modo pelo qual o espaço é ser vido de luz, ar e som devem ser incorporados ao conceito de espaço em si”. A arquitetura, desde seus primórdios, intermedia uma relação complexa. Ela relaciona o Homem com seu Meio Ambiente; manipula as variáveis do meio externo (e que para o conforto ambiental dizem mais respeito às variáveis climáticas) objetivando dar a seu usuário as melhores condições de conforto e habitabilidade. Para a iluminação natural as principais variáveis são a radiação solar direta e difusa, a nebulosidade e os níveis externos de iluminância e luminância dependentes do tipo de céu e da latitude do lugar. Mas, como a arquitetura manipulará as variáveis climáticas para garantir aos seus usuários as tão desejáveis condições de conforto?

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ILUMINAÇÃO NATURAL E ARTIFICIAL

Figura 1.1- Relação da Arquitetura com o clima. Fonte: Arqto. Nelson Solano

Ela faz isso por meio do partido arquitetônico: um conjunt o de diretrizes gerais de projeto que conformam a ideia inicial do mesmo, ou seja, justificam e explicam o estudo preliminar, figura 1.1. Essas diretrizes se explicitam por meio de decisões relativas à tipologia arquitetônica a ser adotada, ao sistema constr utivo, à forma de implantação e orientaç ão do edifício no terreno, às soluções de permeabilidade dos espaços (sua relação como o meio externo, a relação do privado com o público, do quanto se permeia a envoltória do edifício, o quanto e de que forma este se abre para o espaço exterior) e por fim, à relação espacial / funcional entre as diferentes atividades e espaços do edifício. Mas, quais seriam as consequências relativas a um determinado partido arquitetônico, para os ambientes de um edifício do ponto de vista do conforto ambiental? O resultado imediato será a obtenção ou produção de vários estímulos ambientais, físicos, objetivos e quantificáveis em cada um destes ambientes: do ponto de vista da iluminação natural – uma certa quantidade de luz, sua forma particular de distribuição e a relação de luminâncias e contrastes. Para as outras subáreas do conforto ambiental teremos a temperatur a do ar interno, a umidade relat iva, a velocidade do vento, sua forma de dist ribuição, os níveis de ruí do, etc. O usuário “pegará” estas distintas variáveis físicas do espaço e a elas responderá através de sensações. E neste momento é pertinente, então, nos perguntarmos como podemos definir conforto, em particular o conforto visual?


Figura 1.2 – O conceito de conorto: resposta isiológica a estímulos ambientais. Fonte: Arqto. Nelson Solano.

O conceito de “conforto”, aplicado neste contexto, está baseado, primeiramente, no princípio de que quanto maior for o esforço de adaptação do indivíduo, maior será sua sensação de desconforto. Mas o que seria este “maior esforço de adaptação”? Do ponto de vista fisiológico, o indivíduo dispõe de sistemas de percep ção da luz, do som e do calor, que apesar de complexos são facilmente compreensíveis. Para desenvolvermos determinadas atividades visuais, nosso olho necessita de condições específicas e que dependem dessas próprias atividades. Por exemplo: para ler e escrever necessita-se de certa quantidade de luz no plano de trabalho 1; para desenhar ou desenvolver atividades visuais de maior acuidade visual (atividades mais “finas” e com maior quantidade de menores detalhes), necessita-se de mais luz2. Mas, quantidade de luz não é o único requisito ne cessário. Para essas atividades, a boa distri buição destes níveis pelo ambiente e a ausência de contrastes exc essivos (como a incidência de sol direto no plano de trabalho e reflexos indesejáveis) também são fatores essenciais. Quanto melhores forem as condições propiciadas pelo ambiente, menor será o esforço físico que o olho terá de fazer para se adaptar às condições ambientais e desenvolver bem a atividade em questão. O mesmo raciocínio pode ser usado para definir as condições de “maior ou menor esforço de adaptaç ão” em relação ao sistema auditivo e termo -regulador. Quanto maior o esforço de nosso organismo para podermos dormir ou trabalhar, em função da presença de ruídos per turbadores, ou quanto mais suarmos ou treme rmos, em função de temperaturas ambientais quentes ou frias, maior será nossa sensação de desconforto. E viceversa. É o enfoque fisiológico da definição de conforto ambiental.

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A NBR 5413, da ABNT, estipula como mínimo 300 lux e ideal 500 lux.

2

A mesma norma estipula 1.000 lux para desenho, por exemplo.

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Mas será que, para desenvolvermos uma determi nada atividade, conforto, pode ou deve ser equacionado somente por esta “vertente fisiológica” de maior ou menor esforço? Não. Hopkins on (1969) diz: “O que nós vemos depende não somente da qualidade física da luz ou da cor presente, mas também do estado de nossos olhos na hora da visão e da quantidade de experiência visual que nós temos de lançar mão para nos ajudar no nosso julgamento... O que vemos depende não só da imagem que é focada na retina, mas da mente que a interpreta”3. Se entendermos o conforto como uma interpretação sensorial do homem frente a determinados estímulos físicos (de luz, som, calor, umidade, ventos), podemos então afirmar que nenhuma distinção marcante pode ser feita entre a experiência sensorial e emocional, uma vez que a segunda certamente depende da primeira e são elos inseparáveis. Então, qualquer fato visual terá sua repercussão, depois de interpretado, no significado psicoemocional que o homem lhe dá. Esta resposta sensorial do indivíduo ao seu meio ambiente tem, portanto, uma componente subjetiva importante (figura 1.3). No processo de atribuir significado a um determinado estímulo ambiental o Homem lança mão de uma série de fatores: sua experiência pessoal, aspectos culturais, e o que mais?

Figura 1.3 – O conceito de conorto: sensações subjetivas. Fonte: Arqto. Nelson Solano

Este caráter subjetivo da definição de conforto ambiental, seja ele luminoso, térmico ou acústico, é muito importante e, em algumas sit uações de projeto, como veremos mais adiante, é vital. Quando pedimos para 100 pessoas definirem o que entendem por conforto, 99 o definirão com uma palavra subjetiva. Dirão: é uma sensação de bem estar; é sentir-bem num ambiente; é não se sentir incomodado; é ter a satisfação plena dos sentidos; é estar em harmonia com o ambiente, é um ambiente aconchegante, agradável, etc. 3

HOPKINSON, R.G. & KAY, L.D. The light o building, ed. Faber and Faber Ltd, London, 1969.


Mas quando perguntamos para estas mesmas pessoas se elas estão se sentindo bem num determinado ambiente, sob determinadas condições ambientais, a totalidade delas faz automaticamente uma relação direta com os estímulos objeti vos, físicos deste ambiente, mensurando -os. Dirão sim ou não dependendo se a temperatura está alta ou baixa, se tem muito ou pouco barulho, muita ou pouca luz, se está abafado ou bem ventilado, etc. Conforto é, portanto, a interpretação por meio de respostas fisiológicas e de sensações (inclusive com caráter subjetivo, de difícil avaliação), de estímulos físicos, objetivos e facilmente mensuráveis (figura 1.4).

Figura 1.4 - Conorto como sensações a partir de estímulos ísicos. Pinacoteca Antiga de Munique. Fonte: Arqto. Nelson Solano.

As duas subáreas do conforto ambiental que têm maior grau de subjetividade são a acústica e a il uminação. Quer um exemplo para a prime ira? Como você reagiria a um telefone tocando em sua casa num sá bado às 19 h? E às 3 h da manhã? Observação: é o mesmo estímulo físic o, objetivo e mensurável. O mesmo timbre, a mesma potência acústica, a mesma intensidade sonora, a mesma frequência.... Quer um exemplo para iluminação? Responda: como você definiria a luz da figura 1.5?

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Figura 1.5: Capela de Ronchamp de Le Corbusier, 1954 Fonte: imagem cedida pro.Dr Ualrido Del Carlo, FAUUSP

Maiores detalhes e aprofundamentos sobre o conceito de conforto visual e seus parâmetros de definição, tanto objetivos quanto subjetivos, serão desenvolvidos nos capítulos seguintes desta publicação.

1.1 As variáveis de contexto e de projeto relativas à iluminação Se as questões relativas ao conforto luminoso são tão importantes para a arquitetura, quais seriam então, as variáveis do meio ambiente, as técnico-projetuais e até aquelas ligadas ao próprio usuário que contribuem para suas determinações? Os fatores que intervêm nessa complexa relação são inúmeros e diferem em magnitude, essência e em seu caráter pragmático. O esquema da gura 6, a seguir, exemplica a totalidade dos fatores intervenientes no conforto luminoso das edicações em três níveis distintos: os relativos ao clima e meio ambiente, os relativos ao projeto e construção das edicações e da cidade, e, por m, aqueles relativos ao próprio usuário.


Figura 1.6: O projeto é síntese e como tal deve ser concebido. Fonte: Arqto. Nelson Solano.

As variáveis de contexto são aquelas que temos de considerar quan do do projeto de arquitetura, mas não podemos alterar; e as de projeto, aquelas que são totalmen te dependentes de nossa decisão. As primeiras: todas as variáveis do clima, lugar e entorno e as segundas: todas as relacionadas ao edifício e seu entorno imediato (dentro do próprio terreno da edificação). Especificamente em relação ao clima, podemos dizer que os fatores mais importantes e que afetam o padrão de conforto luminoso de um determinado ambiente são: a radiação solar, direta e difusa, a nebulosidade do lugar (tipo de céu) e a quantidade geral de luz natural disponível extername nte (seus níveis de iluminância); estes fatores são aprofundados nos capítulos 2 e 4. O importante é que compreendamos como cada uma dessas variáveis interfere na qualidade e no resultado final de um ambiente, e ainda como os arquitetos e engenheiros podem, enquanto projetistas e construtores, atuar sobre este processo, obviamente objetivando sempre a sua melhoria.

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Para a subárea de Iluminação, tanto natural quanto artificial, a função é o primeiro e mais importante parâmetro definidor do projeto. Será ela que determinará que tipo de luz o ambiente precisa, conforme ilustra o esquema da figura 1.7:

FUNÇÃO

LABORATIVAS E PRODUTIVAS

N O LABORATIVAS, N O PRODUTIVAS, DE LAZER, ESTAR E RELIGIOSAS

“A LUZ DA RAZÃO” “A LUZ DA EMOÇÃO”

1. Níveis Mínimos de Iluminação (fixados por norma técnica) 2. Boa distribuição da luz (boa uniformidade) 3. Não ofuscamento 4. Boa reprodução de cor 5. Aparência de cor da luz artificial mais neutra e fria 6. A economia de energia é um parâmetro importante do projeto 7. Flexibilidade e mutabilidade da luz (incluindo sistemas de controle) devem acontecer de maneira mais controlada 8. Integração do projeto luminotecnico com o de arquitetura (sempre)

1. Apesar dos níveis mínimos de iluminação estarem definidos na norma, eles são muito baixos e têm pouco significado 2. Desuniformidade 3. Contrastes excessivos e até o ofuscamento são muitas vezes absolutamente desejados (relação claro-escuro, luz e sombra) 4. Boa reprodução de cor 5. Aparência quente de cor da luz artificial 6. A economia de energia é sempre um parâmetro desejável, porém não tão determinantes como no caso das laborativas e produtivas (pois os níveis de iluminação são muito baixos) 7. Flexibilidade e mutabilidade da luz são maiores que no caso anterior 8. Integração do projeto luminotécnico com o de arquitetura (sempre)

Figura 1.7: Parâmetros para projeto de iluminação. Fonte: Arqto. Nelson Solano.


1.2 Do sol ao interior das edifcações Pretende-se aqui deixar evidentes, por uma maneira simples de pensar, os pontos fundamentais que dizem respeito à iluminação. Para isso tomamos como base o esquema anterior da gura 1.6. Na verdade, trata-se de uma proposta de se pensar o aspecto especíco “iluminação”, mas que, de antemão, já mostra profundo relacionamento e dependência com todos os demais componentes do conforto ambiental, da arquitetura e do clima. Vamos partir do seguinte princípio básic o: O homem, no seu dia-a-dia, exerce diversas atividades. Para cada uma delas, visando ao seu correto desempenho, ele tem cer ta necessidade em relação à Iluminação: no escritório, na fábrica, numa loja, em casa. Será a função o parâmetro definidor do “tipo” de luz que o ambiente precisa. Mas, a luz que ele precisa deve vi r de algum lugar: o Sol, fonte primár ia, geradora da vida. A forma pela q ual essa luz nos atinge, dentro dos ambientes, depen derá de muitos fatores. Após seu longo caminho até nós, a luz encontra uma camada espessa de ar – a atmosfera – que vai permitir que ela passe quase que totalmente (luz direta) ou então vai difundi-la (luz difusa). Portanto, ao chegar ao entorno de nossos edifícios, essa luz possui algumas caracter ísticas, a saber: intensidade, direção, cor, duração e mutabilidade ao longo do tempo (não passível de controle). Normalmente, antes de atingir a aber tura, a luz recebe a influência do próprio entorno ao edifí cio. As possíveis superfícies de reflexão podem ser obstruções, construídas ou naturais, ou o piso do entorno imediato à abertura. A cor dessas superfíci es é aqui o principal elemento a ser considerado, juntamente com a textura, dimensão e posição relativa do elemento externo em relação à janela. Ao se aproximar, essa luz pode ou não encontrar elementos construtivos do próprio edifício que a impeçam de incidir diretamente, total ou parcialmente, no plano da abertura. Estes são denominados quebra-sóis (brise-soleil) ou simplesmente elementos de controle da radiação solar. Caso isso aconteça, a luz que atingirá a janela será somente a refletida por todos os elementos que compõem o espaço exterior, inclusive seu anteparo. Ao atingir uma abertura, a luz natural encontra outros elementos nela contidos que também irão manipulála de forma peculiar: a posição e inclinação da abertura (lateral ou zenital), sua dimensão e a dos caixilhos, o tipo de vidro, sua manutenção e a espessura do paramento na qual está contida a abertura, que pode

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contribuir para graduar a luz, ou pode não opor nenhuma resistência a sua passagem. O primeiro elemento do ambiente interior, atingido pela luz, poderá também ser outro elemento de controle (cortina, persia na), com o objetivo de regulação de sua quantidade e distribuição. Olhando para o espaço interno, a luz contempla agora um mundo novo, algumas vezes também criado, para que ela seja parte integrante e indispensável de si. Além de características como dimensões, revestimentos, texturas e cores, também encontra um mundo de objetos e aquele para o qual ela veio de tão longe para servir – o homem. É ele que vai transformar esses estímulos luminosos, captados pelo seu olho, em sensações subjetivas, conferindo-lhes significados. A relação da luz com o ambiente dar-se-á por meio de parâmetros qualitativos ditados pelas exigências humanas e funcionais, como também pelos quantitativos, expressos pelos níveis de iluminância e por suas formas de distribuição no espaço, sua intensidade, as relações de contrastes e sua cor. Esses parâmetros são quase sempre passíveis de uma quantificação. Porém, neste momento, jamais se deve esquecer que cada número obtido sempre estará relacionado com um conceito de desempenho e eficiência do parâmetro em questão - ou seja, um aspecto de interpretação quali tativa. São os dois universos da luz na Arquitetura: a luz da emoção X a luz da razão. A figura 1.8 sintetiza esta nossa pequena viagem. Vemos, portanto, que para o correto tratamento da l uz pela construção e pelo próprio espaço, o arquiteto deve estar ciente do porquê de todos os fatores que intervêm na relação Arquitetura x Iluminação x Homem se comportam. Para isso é exigido dele um conhecimento amplo que abrange desde aspectos psico-perceptivos até aspectos técnicos, como a caracterização dos materiais e componentes (ex. vidros e janelas), e dos sistemas de iluminação (solução-conjunto).


Figura 1.8: As principais variáveis do conorto para iluminação natural Fonte: Arqto. Nelson Solano.

Diante disso, podemos equacion ar o problema da iluminação natur al dos edifícios como sendo a “arte” de bem relacionar três grandes variáveis: • Clima; • Percepção e exigências (humanas e funcionais); • O edifício (como síntese).

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2 LUZ E ARQUITETURA 2.1 Histórico do uso da luz na arquitetura A luz sempre desempenhou um papel relevante na concepção das edicações, como será visto a seguir.

2.1.1 Da antiguidade ao movimento moderno A história da luz na arquitetura nos mostra os valores sociais inerentes a cada momento histórico, revela-nos o estágio do desenvolvimento tecnológico e mostra-nos de que forma pensávamos anteriormente. É nesse passado que encontramos exemplos importantes para nós até hoje, pois mostram a relação fundamental entre Forma e Clima e, portanto, do tratamento da luz como elemento criador do espaço.

Figura 2.1: Basílic a de São Pedro, Vaticano. Fonte: Foto cedida pelo Proessor da FAU/USP Reginaldo Ronconi.

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A arquitetura clássica, de clima quente-seco, trata a luz como se esta fosse algo precioso e ao mesmo tempo perigoso. As formas simples e maciças denotam um clima rigoroso, de altas temperaturas e com um excesso de claridade proveniente do céu. As pequenas e bem localizadas aberturas propiciam o tratamento do espaço interior através de uma luz filtrada, controlada pela própria construção. Assim, favorece um intermédio entre o ex terior extremamente luminoso e seu interior, espaço-abrigo agradável (figura 2.1). Nesse tipo de clima o Sol enquanto fonte de luz representa uma luz marcante trazendo o calor, diferente da luz natural predominantemente difusa da abóbada celeste, que é própria dos climas frios. Sob a luz do sol dos climas quentes, as formas se caracterizam pelo jogo mutável de luz e sombra. Essa luz de forte intensidade não contribui par a a concepção da forma-volume, mas para o tratamento da superfíc ie e seus detalhes. Da uniformidade dos materiais e cor única (quase sempre clara) se faz a arquitetura vernácula histórica e contemporânea.

Figura 2.2: Catedral de St. Paul, Londres, Inglaterra. Fonte: Foto cedida pelo Proessor da FAU/USP Reginaldo Ronconi.


Figura 2.3: Janela colonial com gelosia, Minas Gerais, Brasil. Fonte: Foto cedida pelo Proessor da FAU/USP Reginaldo Ronconi.

Com referência ao Renascimento, o que apresenta uma expressão marcante sob c ondições tropicais tornase quase inexpressivo em países de clima temperado. Na busca de novos meios de expressão, a cor, juntamente com o uso de diferentes materiais e texturas, torna-se fator de grande importância dentro da nova concepção de forma. Os detalhes mais cuidadosos tornam-se mais visíveis contra um céu cinza (figura 2.2). Assim, os arquitetos da renascença usam o detalhamento da forma e da cor, conseguindo os efeitos atingidos na arquitetura tropical através da luz e da sombra – a expressão plástica marcant e da forma-volume. As janelas, elementos determinantes na caracterização da forma de um edifício, também nos deixam perceber a estreita relação existente entre arquitetura e clim a. No clima tropical quente e seco, elas se apresentavam em menor quantidade e em menores dimensões quando comparadas a culturas de outros climas. Eram colocadas em paredes de grossa espessura, que além de barrar o calor serviam de elementos de controle da luz, inclusive por efeito de difusão. Na arquitetura bioclimática do clima tropical quente e úmido, a janela se abre e se torna mais generosa. Representa um elemento primordial na ventilação dos espaços e no conforto térmi co dos indivíduos. Além disso, contribui imprescindivelmente como elemento de controle da radiação solar. A exemplo disso, no período colonial brasileiro, as janelas recebem o muxarabi e as gelosias (figura 2.3).

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Nos climas temperados, quanto mais para o Norte, em direção às latitudes mais altas, maior será o número de janelas vistas e mais finas serão as paredes; no clima frio, o objetivo maior dela semp re é o de ganho de luz e calor (figura 2.2). O que se entende disso é que em ambos os casos as soluções estavam diretamente comprometidas com a técnica construtiva local. Como visto por muito tempo na história da arquitetura, a técnica construtiva se estruturou em função das necessidades do ser humano, sem se desligar das particularidades climáticas do seu lugar. Entretanto, a quebra, ocasionada pela Revolução Industrial, da relação entre concepção e produção da arquitetura, antes com uma visão mais unitária e integralista, levou a maneiras de pensar a obra arquitetônica de forma dissociada. Este fato acarretou na assimila ção, sem questionamento, de inúmeras técnic as e materiais desenvolvidos, muitas vezes, somente com a preocupação no processo construtivo e não com os resultados da arquitetura, no espaço-ambiência-vivência. E as exigências humanas? O desenvolvimento econômico e social ocorrido com a Revolução Industrial trouxe consigo novas tipologias de edifícios, como grandes edifícios escolares, hospitais e, obviamente, muitas fábricas. Neles, a característica mais significativa em relação à iluminação é o fato de conterem grandes locais em que muitas pessoas necessitavam realizar tarefas visuais simultaneamente, o que até então não ocorria (figura 2.4).

Figura 2.4: Ediício Nações Unidas, São Paulo, Brasil. Caeteria e Sala de Vídeo. Fonte: Arqta. Joana Carla Soares Gonçalves

O desenvolvimento das técnicas construtivas, do vidro e da iluminação elétrica trouxe os meios para cobrir os novos requisitos de dia e noite. Nesse contexto, apesar dos progressos científicos do século passado, a iluminação elétrica energeticamente eficiente só se afirmou muito recentemente.


O caminho seguido até aqui pela história da iluminação esteve, na realidade, sempre condicionado ao nosso “novo modo de viver”. A sociedade moderna, cada vez m ais exigente e complexa, condicionou o seu próprio progresso no campo da iluminação. No século 20, as exigências de desenvolvimento tecnológico no campo da iluminação tiveram que responder às exigência s cada vez maiores da produção. Isto ocorreu nas indústrias, nos escritórios, nas ruas e em todas as cidades em que a ilumin ação se tornou um elemento indispensável para o próprio progresso se tornar viável. Nos edifícios contemporâneos o uso da luz está muito mais relacionado à criação de boas condições de trabalho. Na maioria das vezes, a iluminação é encarada simplesmente como mais um requisito funcional do ambiente. Se analisarmos esse aspecto da questão, veremos que esse critér io há muito se tornou sinônimo de eficiência. Hoje em dia, ao lidarmos com a iluminação, normalmente só apresentamos justificativas do ponto de vista da produção da atividade, figura 2.4 e 2.5. Sob essa perspec tiva, quais os requisitos lumin otécnicos que precisamos cump rir para que o homem possa ter uma produção maior e mais rapi dez no seu trabalho, menor cansaço e menor incidência de erros?

Figura 2.5: Ediício de escritórios, pavimento tipo, São Paulo. Fonte:Arqto. Nelson Solano.

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Figura 2.6: Instalação industrial: iluminação como erramenta undamental da produção, São Paulo. Fonte: Arqto. Nelson Solano.

Se analisarmos com mais cuidado o problema veremos que não é de se estranhar que o maior desenvolvimento no campo de iluminação artificial deu-se primeiramente, e de forma mais marcante, no setor industrial. Até hoje vemos que, quando se trata de indústria ou de escritórios, a iluminação é sempre mais cuidada que quando estamos nos preocupando com outras atividades com o, por exemplo, educação e habitação. Na medida em que se visava a maior produtividade, o único caminho possível seria dar aos trabalhadores melhores condições de trabalho, isto é, de habitabilidade, conforto e segurança. Somente por meio de melhoria na qualidade dos ambientes de trabalho (principalmente na indústria e nos escritórios) é que se poderia atingir maior eficiência nas tarefas a serem cumpridas. Nas décadas que seguiram a Segunda Grande Guerra, o mundo observou um significativo desenvolvimento técnico e tecnológico no campo dos sistemas prediais, principalmente no que se refere aos métodos de produção e aperfeiçoamento das fontes de luz. Contudo, é importante considerar a crítica de Kalff 4, quando diz: “Todo desenvolvimento da técnica da iluminação até hoje tem sido inspirado nas concepções de sociedade do século XIX, ignorando completamente o bem-estar do trabalhador e deixando que interesses comerciais dominem todas as pesquisas” (KALFF, 1971).

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Kall: “Creative light”, pág. 129


Figura 2.7: Igreja de Santa Soia, Istambul. Como dissociar iluminação da Arquitetura? Fonte: Foto cedida pelo Proessor da FAU/USP Reginaldo Ronconi.

É frequente vermos projetos totalmente “concebidos” e detalhados em que a iluminação aparece no fim, quase que como um complemento ou acessório. A iluminação deve ser concebida junto com o projeto, não posteriormente, pelo simples fato de que ela é um dos elementos essenciais na caracterização do próprio espaço (função-forma-cor). Por outro lado, os novos métodos construtivos e as funções dos edifícios dificultam o uso da luz natural como parte fundamental do espaço cria do. A arquitetura, até o século XIX, sempre fez uso da própria construção como primeiro meio para tratar e modelar a luz natural – as grandes espessuras das paredes possibilitavam a filtragem da luz, difundindo-a por todo o ambiente, figura 2.7. Esse efeito, explorado por alguns poucos arquitetos, nos levou a concretização de obras como a capela francesa Notre Dame du Haut, em Ronchamp, de Le Corbusier, um dos marcos da arquitetura com arte no século passado, figuras 2.8 e 2.9.

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Figuras 2.8 e 2.9: Capela Notre Dame du Haut. Ronchamp, França. Arquiteto Le Corbusier. Fonte: Fotos cedidas pelo Pro. Dr. Ualrido Del Carlo, FAU U SP.

Com a tendência moderna da arquitetura em tornar as paredes leves ao máximo (separação entre estruturas e vedação), as espessuras obtidas não mais possibilitam o manuseio da luz pela construção como ocorria anteriormente, criando um uma nova abordagem para o tratamento da luz natural, em que os chamados panos de vidro passaram a determinar a comunicação visual total e direta entre dois meios.

Figura 2.10: Pavilhão da Expo-1929, Barcelona. Arquiteto Mies van der Rohe. Fonte: Arqta. Joana Carla Soares Gonçalves

Figura 2.11: MASP- Museu de Arte de São Paulo. Arquiteta Lina Bo Bardi. Fonte: Arqto. Nelson Solano


A iluminação artificial, assim como a natural, nos oferece uma gama imensa de possibilidades no tratamento do espaço-luz, inclusive devido ao seu próprio desenvolvim ento tecnológico. No que se refere ao aspecto estético não é raro encontrarmos projetistas que, em nome de uma “unidade formal” ou de uma concepção de “belo” ou “bonito”, exigem certas soluções para o sistema de iluminação artificial, mesmo quando alertados que algumas destas soluções possam ser antieconômicas ou de baixo desempenho. Atualmente, muitos edifícios desastrosos do ponto de vista do conforto luminoso, confirmam o fato de que precisamos o mais rápido possível recuperar o bom-senso e capac idade para produzirmos arquitetura verdadeira. Esses edifícios na realidade são admirados por suas “belezas”, mas encobrem por trás dessa falsa estética uma pseudofuncionalidade. Acreditamos que a verdadeira essência da atividade profissional do arquiteto está exatamente no fato de encontrarmos soluções adequadas para cada problema apresentado, que levem em consideração todos os aspectos que nele influem de uma forma conjunta. Primeiramente, deve existir uma consciência muito clara sobre quais os parâm etros que estamos considerando no projeto. Em s eguida, uma ponderação entre os mesmos, para que se possa determinar uma ou mais soluções adequadas ao problema.

2.1.2 A luz no movimento moderno O uso da luz pelos modernistas 5 Para Wright, Mies, Gropius e Le Corbusier, expoentes do Movimento Moderno, a arquitetura moderna devia estar em consonância com os avanços tecnológicos e sociais de suas épocas : “Arquitetos são, ou precisam ser, mestres do significado indust rial de sua era; são ou precisam ser int érpretes do amor à vida na sua era” (Wright in SZABO, L., 1995). Tanto Le Corbusier (na sua primeira fase, pur ista) quanto Mies, Gropius e Wright rejeitam a janela buraco e propõem um espaço cri ado em conjunto com a luz, que deve banhá-lo por int eiro. Le Corbusier propõe “uma parede toda em janela”, “uma sala em plena claridade”, como na Vile Savoye (19 29), como da Cité de Refugé (1929) entre outras obras.

Todos os Resumos da Revisão da Arquitetura Moderna oram baseados em grande parte no trabalho de SZABO, Ladislao Pedro. Visões de luz – O pensamento de arquitetos modernistas sobre o uso da luz na Arquitetura, dissertação de mestrado, Universidade Mackenzie, 1995. 5

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Princípios de transparência, claridade e luz devem ser entendidos também como valores simbólicos de libertação da escravidão do passado, procurando assumir um estilo característico da época moderna, de uma sociedade industrial, pacífica e livre de contradições. Mies Van der Rohe registra que a mudança de paradigma do uso da luz natural pela arquitetura moderna só foi possível graças às novas tecnologias construtivas : que possibilitam ver com clareza os novos princípi os estruturais quando se usa vidro em lugar de paredes externas, o que e factível hoje, uma vez que, em um edifício formado por uma estrutura independente dos fechamentos, as fachadas não suportam cargas significativas. Frank Lloyd Wright Na base da concepção de Wright sobre a luz está a analogia com a natureza, a metáfora da ár vore, isto é, obter-se uma sombra tão agradável quanto se tem sob uma árvore, a ideia da destruição da caixa com furos, a harmonia da natureza externa com a da natureza interna. A metáfora da ár vore remete a uma forte simbologia com a natureza, que por sua vez é definida por Wright como o vislumbre bíblico da criação. Eis como o próprio Wright define sua luz como sendo capaz de produzir uma sensação de abrigo, por meio de uma luz com suave sombra, característica da arquitetura orgânica; uma luz suave e difusa que deixa o habitante agradecido. A luz penetra por janelas corridas, abrigadas sob generosos beirais em balanço, estando a janela alinhada com o forro. A luz wrightiana tem como qualidades: ser filtrada, isto é, não é igual a do exterior, mas modificada por filtros; e ser difusa, não gerando sombras fortes. Seu interior pode ser definido como uma claridade em penumbra, com jogos de claro-escuro buscando efeitos dramáticos, ocasionais. “Em 1893, experimentou o uso da luz difusa em seu escritório de Chicago, com um forro de vidro trabalhado na altura das portas. O efeito de luz zenital era como raios de sol. Concluiu que aqueles raios de sol eram prazerosos, uma verdade essencial contra o sofrimento do mundo e que a sabedoria do céu deveria fazer parte da vida do espaço interior, como a sabedoria da terra. Clareiras podem ser criadas por luzes fortes em lugares inesperados.” (Hoffmann, 1986 apud SZABO, 1995).


E estas clareiras surgem nos projetos de Wright muitas vezes de uma maneira não convencional, mas sempre para dar o toque definitivo de criação em seus projetos. Do forro da sala da Casa Robie pode-se ver o céu que protege esta clareira; o salão cúbico do Templo Unitário tem a luz da floresta com suas árvores balançando ao vento; o salão de desenho da Taliesen é uma floresta abstrata, com luz jorrando através da estrutura de madeira; a Fallinwater é a clareira em contraponto a uma escura floresta; o salão principal da Johnson Administration é uma floresta de colunas de concreto, recebendo luz de grupos de tubos de vidro no forro. O museu Guggenheim é um projeto de luz, um tem plo dedicado ao sol, símbolo da vida em meio a uma selva de concreto. Walter Gropius e Mies Van der Rohe Em Gropius e Mies, a concepção de luz é embasada em aspectos higienicistas e em preocupações sociais. Quer a abolição da janela enquanto buraco, abrindo o espaço para luz, ao mesmo tempo em que buscam realizar uma estética da transparência. Através de uma arquitetura de janelas de canto, de paredes envidraçadas, onde se percebe a separação entre estrutura e vedação, a luz penetra no interior das obr as de Gropius e Mies através de panos de vidro, iluminando o ambiente com uma luz natural, sem filtros ou amortecedores, gerando sombras fortes, mas colocando o espaço em plena claridade, uma claridade branca. Esta cor branca da luz simboliza por um lado seus pensamentos higienicistas, por outro remete à questão do Iluminismo. A arquitetura de Mies van der Rohe simboliza o extremo desta tendência do movimento moderno em relação ao uso da luz. Uma “influência desintegrante” que esta ideologia exerceu sobre o meio urbano e a arquitetura. “O fechamento transparente expõe um esqueleto dinâmico e dispõe -se a mostrar os mecanismos e a estrutura interior”, assim transparência significaria hoje expor a estrutura e os equipamentos do edifício, “como o esqueleto e os órgãos circulatórios do corpo humano desvendados por uma pele invisível” (Miyake apud Futagawa, 1994 in SZABO, 1995).

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Le Corbusier Segundo Szabo (1995) em Corbusier é possível detectar dois momentos principais. O jovem Corbusier, anterior à Segunda Guerra Mundial, trabalha com concepções puristas, pretende uma tábula rasa arquitetônica, descar ta a janela tradicional: “para o novo homem, ávido de luz, de sol, de ar puro”, propõe espaços luminosos, pois a “arquitetura é o jogo sábio, correto e magnífico dos volumes reunidos sob a luz ”, porque “nossos olhos são feitos para ver as for mas sob a luz”. Nas fachadas livres, penetrando por panos de vidro compostos de janelas corridas horizontais protegidas por brise soleil, a luz atinge o interior com as mesmas qualidades que possuía no exterior, sendo eventualmente quebrada, quando o contexto assim o exige. Essa luz direta gera fortes sombras, pois afinal “os elementos arquitetônicos são a luz e a sombra, a parede e o espaço”, é uma luz branca; essa cor li gada ao purismo, ao iluminismo, é bastante próxima do pensamento de Gropius e Mies. Já o velho Corbusier, posterior à Segunda Guerra Mundial, trabalha com o brutalismo, com contrastes: “... decidi fazer a beleza pelo contraste. Achei os complementares e estabelecerei um jogo entre o bruto e o acabado, entre o opaco e o intenso, entre a precisão e o acidental” A fachada continua livre, mas o tam anho da abertura varia conforme necessidades e intenções plásticas; essas intenções impõem ora uma luz direta, ora filtrada ou indireta, criando um jogo de luz, sombra e cores, atingindo o contraste desejado: “farei as pessoas pensarem e refletirem, esta é a razão da violenta, clamorosa triunfante policromia da fachadas” (SZABO, 1995). Louis Khan Já em Kahn, a luz é concebida levando-se em consideração aspectos mensuráveis, como a questão higiênica e aspectos não mensuráveis, como a poética do espaço e da luz. A escolha da estrutura de sustent ação, entendida no seu significado amplo e não apenas físic o, deve direcionar a escolha da luz que dará forma a esse espaço. Cheios e vazios, seja de que tamanho forem, são os locais onde a luz está ou não presente. No cheio não se tem luz: no vazio sim. K ahn afirmava que um espaço nunca encontrará seu lugar na arquitetura sem luz natural, pois esta revela o espaço pelas nuances de luz nos vários períodos do dia, das estações do ano, penetrando e modificando o espaço, enfatizando que o projeto do edifício deve ser lido como uma harmonia de espaços em luz.


Negava uma tipologia, isto é, não condicionava a concepção arquitetônica a panos de vidro, janelas corridas, mas sempre idealizava controladores de luz, filtros, que se transformaram em elementos fundamentais da composição arquitetônica. No inter ior, a luz kahniana já é uma luz filtrada, que procura valorizar o espec tro mutante da luz do dia, e que gera sombras, um complemento natural e necessário da luz. Essa dualidade de luz/sombra, que está no princípio do pensamento de Kahn sobre Silêncio e Luz, reflete a procura da ordem primitiva da natureza, estando na base dessa ordem a qualidade espiritual da luz, que simboliza o momento da criação. Pontos positivos e negativos no uso da luz pelos modernistas Szabo (1995), no final de sua dissertação de mestrado, apresenta os pontos positivos e negativos nesta leitura do uso da luz pelos principais expoentes do Movimento Moderno (MM): Aspectos positivos do uso da luz natural no M.M: • O surgimento de uma nova postura para a iluminação do espaço interior e sua integração com o exterior; • O aumento da luminosidade dos ambientes; • A higienização dos edifícios; • A melhoria nas condições de trabalho; • A postura clara de uma busca pela qualidade, pela relação com o meio exterior e pela simbologia expressa pela luz. Aspectos negativos do uso da luz natural no M.M: • Desconsideração das realidades locais, levando a problemas (sérios) do ponto de vista do conforto térmico, do próprio conforto luminoso e da questão do uso da energia nas edificações; • A substituição da qualidade pela quantidade; • A tendência de uniformidade e monotonia;

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• A perda dos jogos de luz e sombra presentes na arquitetura do passado com sua consequente simbologia (presente em parte do MM). Szabo (1995) estabelece sete 7 aspectos importantes de estruturação de uma análise sobre o uso da luz nas obras dos arquitetos do Modernismo, a partir dos quais vai proceder à elaboração de um quadro de síntese a ser apresentado a seguir. São eles: a) Qual é a ideia geradora da concepção; b) Como é definida a abertura que faz a comunicação interior com o exterior; c) Quais são as palavras do arquiteto que melhor definem esses conceitos; d) Quais são as características arquitetônicas que determinam a qualidade e a característica de luz; e) Qual é a qualidade básica da luz que penetra no interior (isto é, se ela é igual à do exterior, se é filtrada, se é direta - gerando sombras fortes - ou se é difusa, ocasionando sombras suaves); f ) Qual é a característica do espaço iluminado (se está em plena claridade; se está em penumbra; se ocorre um jogo de luz e sombra); e, finalmente; g) Qual a simbologia desejada ou resultante.

Tabela 2.1: Resumo do Uso da Luz pelos Modernistas Fonte: Arqto. Nelson Solano


2.1.3 Arquitetos brasileiros e componentes arquitetônicos Varandas As preocupações de Lúcio Costa com as raízes da modernidade, mantendo uma coerência com o movimento por rejeitar os arremedos postiços de estilos históricos, faz com que estabeleça uma filiação para o modernismo no Brasil pela continuidade com o passado colonial (WISNIK, 2001). O Hotel do Parque São Clemente - Nova Friburgo, em 1944, marca uma arquitetura dentro dos princípios do modernismo referenciada no passado. A estrutura independente possibilita uma planta livre e funcional, mas as colunas, pisos e vigas constituídos de troncos pouco desbastados contra stam com o resultado formal que normalme nte se encontrava no Movimento Moderno. Dentre as razões que motivaram a escolha, está a economia considerável pela abundância da matéria-prima no local. O caráter de simplicidade que o edifício assumiu foi muito apreciado pelas pessoas a que se destinava, além de inserir-se sem violência na paisagem. (BRUAND, 1981). Na fachada com melhor orientação e melhor vista está um terraço coberto, mostrando um conjunto de soluções funcionais, mas livre dos exageros e rigores impostos pela doutrina racionalista.

Figuras 2.12 e 2.13: Parque Hotel São Clemente, Nova Friburgo, RJ. Lúcio Costa, 1944. Fachada Sul e Varanda. Fonte: WISNIK, 2001,p. 81.

Brises As características climáticas dos países tropicais entraram na pauta das preocupações com as dificuldades a serem transpostas pela Arquitetura Moderna. Gregori Warchavchik, em 1930, relatava ao comitê do CIAM a “dificuldade que reside na intensidade dos raios de sol através dos grandes painéis de vidro, o que nos obriga a encontrar um meio de isolar perfeitamente os aposentos durante as horas de forte calor. De outro lado, o país sendo úmido, as grandes aberturas são muito agradáveis para a ventilação das casas” (CIAM, 1930). Pelo predomínio do clima quente úmido e quente semi-úmido no te rritório brasileiro, o relato de Warchavchik encerra os elementos fundamentais para adequação da arquitetura ao clima no Brasil. A parede exterior surge como um problema de base e a primeira tentativa de resolvê-lo é atr ibuída aos irmãos Milton e Marcelo Roberto, na sede da Associação Brasilei ra de Imprensa, 1938 - RJ, antecipando o sistema do brise

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soleil com uma estrutura de lâminas de concreto como dispositivos de sombreamento (BARDI, 1984). Os brises, originalmente concebidos em duralumínio, foram substituídos por placas de concreto pré-moldado, a única alteração importante no projeto. O sistema cobre as fachadas Noroeste e Sudoeste, protegendo o edifício da radiação solar no período da tarde, figuras 2.14 e 2.15.

Figura 2.14: Associação Brasileira de Imprensa, Rio de Janeiro, RJ. Arqtos. Milton e Marcelo Roberto, 1938, Fachadas NO e SO. Fonte: MINDLIN,1956, p.194.

Figura 2.15: Ministério de Educação e Saúde, Rio de Janeiro, RJ. Lúcio Costa, Oscar Niemayer, Jorge Machado Moreira, Aonso Eduardo Reidy, Carlos Leão e Ernani Vasconcellos, 1937-1943. Vista Interior Norte Fonte: WISNIK, 2001, P. 59.

A parede externa, atrás dos brises, é composta de portas de vidro com ventilação superior que ficam afastadas da fachada, formando um espaço que funciona como circulação auxiliar e também como zona de dispersão de calor (MINDLIN, 1956).


Muxarabi O muxarabi parece bastante adequado ao clima do Nordeste brasile iro, onde surgiu uma variação chamada urupema, que substitui a madeira pela palha trançada. Nesta região recomendam-se materiais leves, de pouca inércia térmica, combinados com boa ventilação e sombreamento. Na Residência João Paulo de Miranda Neto, Maceió, 1953, a arquiteta Lygia Fernandes utilizou uma treliça de madeira contínua na varanda dos dormitórios, o que atenua a incidência solar na fachada Nordeste, mantendo a ventilação e iluminação natural do ambiente, figura 2.16.

Figura 2.16: Residência João Paulo de Miranda Neto, Maceió, AL. Arqta. Lygia Fernandes, 1953. Fachada Leste (à esquerda). Fonte: MINDLIN, 1956, p.62.

Por vezes, os brises assumem dimensões tão pequenas que se aproximam do muxarabi. O tratamento dado às fachadas Nordeste e N oroeste no Edifício Caramurú - Salvador, 1946, de Paulo Antunes Ribeiro, é um exemplo onde os quebra-sóis assumem pequenas dimensões, formando grelhas de aço de 2 x 3 metros, alternadas em dois planos e destacadas da parede exterior. Nas grelhas são fixadas telas em fio de bronze de 1 mm, resultando em um sistema que, além de proteger o ambiente da incidência solar e penetração de insetos, pouco interfere na vista exterior e ainda possibilita a ventilação e iluminação pelas aberturas, figura 2.17.

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Figura 2.17: Ediício Caramurú, Salvador, BA. Arqto. Paulo Antunes Ribeiro, 1946. Fachadas N e NO (à direita). Fonte: MINDLIN, 1956, p.212.

Pergolado O pergolado possibilita dosar a penetração solar e criar espaços confinados, um ambiente intermediário entre o exterior e o interior. Assim, servem tanto para aquecer como para resfr iar e ventilar o ambiente. Permitem a criação de jardins levemente sombreados que, integrados ao ambiente interior, apresentam uma variação dinâmica da luz bastante agradável, por seu jogo de contrastes peculiar, figuras 2.18, 2.19 e 2.20.

Figura 2.18: Residênci a Milton Guper, São Paulo, SP. Arqtos. Rino Levi e Roberto Cerqueira Cesar, 1953. Fonte: MINDLIN, 1956, p.65.


Figura 2.19: Centro Técnico de Aeronáutica, São Jos é dos Campos, SP. Oscar Niemeyer, 1942. Fonte: MINDLIN,1956, p.116.

Figura 2.20: Residência Heitor Almeida, Santos, SP. Arqto. J. Vilanova Artigas, 1949. Fonte: MINDLIN, 1956, p.35.

2.1.4 A luz como elemento undamental na concepção e criação do espaço A compreensão, o tratamento e o uso da luz, assim como a arquitetura, tem muito de sentimento, figuras 2.21 e 2.22.

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Figura 2.21: Centro Cultural de Fortaleza, CE. Foto cedida pelo Proessor da FAU/USP Reginaldo Ronconi.

Figura 2.22: Catedral da Sé, São Paulo. Foto cedida pelo Proessor da FAU/USP Reginaldo Ronconi.

Quando estamos nos referindo à iluminação, um aspecto fundamental é aquele relacionado à ordem essencialmente psicoemocional. Antes de tentarmos obter qualidade sob o ponto de vista de sua funcionalidade, teremos que considerar o seu aspecto de elemento criador do espaço, como aquela que nos possibilita, dentro de um significado maior para a arquitetura, uma ambi entação agradável e mais humana, figura 2.23.


A essência do pensamento que nos diz que com a luz se cria o espaço está cont ida na relação fundamental entre a luz, sombra e cor. A função do ambiente é também um dos fatores mais impor tantes para a determinação da relação entre espaço e luz, pois nos fala de nossas possibili dades e limitações. Através da relaç ão entre forma e função podemos extravasar nossos sentimentos mais profundos, através da arte de criar o espaço. A técnica se funde com a criação, o homem com a própria luz, figura 2.24.

Figura 2.23: Catedral de São Pedro, Vaticano. Foto cedida pelo Proessor da FAU/USP Reginaldo Ronconi.

Uma real compreensão dessa função é que nos possibilitará propor a melhor forma para cumprir o papel da iluminação. Quando nos referimos a compreender a atividade para a qual estamos projetando, além dos aspectos meramente funcionais (pragmáticos), temos outros de ordem humana. Sempre estaremos projetando para alguém.

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Figura 2.24: Vitrais da Catedral de Notre-Dame, Paris. Fonte: Arqto. Nelson Solano

Sentir como a pessoa exerce ou gostaria de exercer a ativi dade e quais os requisitos mais import antes para que ela a exerça bem são fatores fundamentais para um projeto funcional de iluminação. A técnica e a tecnologia, como ferramentas indispensáveis para a concretização tridimensional da arquitetura, podem nos fornecer outros subsídios necessários para que a Iluminação enquanto arte também se concretize, figuras 2.25 e 2.26.

Figuras 2.25 e 2.26: Estação metroviária Canary Worth, Docklands, Londres. Arquiteto Norman Foster. Fonte: Arqta. Joana Carla Soares Gonçalves

Um conceito fundamental que se pode desenvolver a partir dessa relação entre arquitetura e Iluminação é o da individualidade do espaço. Compõem-se de todas as inter-relações entre luz, cores, texturas, forma e espaço; relação de harmonia e criação. Os espaços podem adquirir diferenciação em importância através de uma caracterização particular de luz e cor de acordo com suas funções. Não se trata em mome nto algum de subjugar os princípios da cr iação à função, pois eles a transcendem em muito. São a própria expressão da arquitetura como obra do homem.


Dentro desse princípio básico do uso da luz, o contraste torna-se um dos elementos mais importantes na criação do espaço, diferenciação de cores e luminosidade. Lembrando, Kalff 6 (1971) nos diz: “O homem está acostumado a grandes diferenç as de luz entre o dia e a noite, o sol e a sombra, o ext erior e o interior, e não aparecia muito a uniformidade”. Ver figuras 2.27 e 2.28. Figuras 2.27 e 2.28 INETI - Instituto Nacional de Tecnologia, Lisboa. Vistas externa e interna da achada principal. Fonte: Arqta. Joana Carla Soares Gonçalves

A total uniformidade na distribuição da luz dentro de um ambiente pode nos causar uma sensação de monotonia e insensibilidade muito desagradável. Por outro lado, a luz difusa causa uma sensação de suavidade, serenidade e até mesmo de intimidade. Nos mosteiros e igrejas talvez o tratamento da luz seja um dos aspectos mais fundamentais da concepção arquitetônica, pelas inúmeras sensações que pode causar, como as de simplicidade e de misticismo. Normalmente os pontos mais iluminados atraem mais a atenção. Isto se deve exatamente pelo fato de que é despertado em nós o sentido da diferença por meio da utilização da luz. Dentro do princípio básico das cores, ou seja, absorção e reflexão de radiação solar visível com determinadas frequências de onda, pode-se afirmar, sem dúvida, que a cor é luz. Vemos, portanto, que jamais poderíamos falar em iluminação sem nos preocuparmos também com as cores. Contraste de luminância é contraste de cores; é um jogo de luz que abre o caminho para uma linguagem própria da Arquitetura-Arte. Mas que relações existem realmente entre cor e luz? São relações de mútua dependência. Se a cor adquire cer ta luminosidade e tonalidade, dependendo da quantidade de luz que incide sobre ela, é correto dizer que a luz domina a cor. Mas que luz é esta? A luz incidente! Quando afirmamos que a cor é luz, estamos obviamente nos referindo à luz refletida. A luz que domina a cor é a luz incidente, a luz que forma o espaço. Ela também possui cor; portanto, é cer to afirmar que a cor da luz incidente domina a luz refletida, que é a cor da matéria.

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Kal: Creative Light, Londres, 1971, pág. 124

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Para uma melhor classificação da relação existente entre luz e forma, temos que dizer também que a luz pode ser usada de maneira a evidenciar os elementos estruturais de um espaço através das posições, dimensões e formas das aberturas (luz-estrutura), figura 2.29. Bons exemplos desta afirmação, pertencentes a duas épocas tão distintas, são as catedrais góticas, e a capela de Le Corbusier em Ronchamp, na França.

Figura 2.29: Catedrais de Sevilha, Espanha. Fonte: Foto cedida pela Proessora da FAU/USP Denise Duarte.

As colunas das catedrais góticas são visualmente independentes (não pertencem a uma parede). Os estreitos e altos vitrais acentuam a forma e disposição das colunas, ao mesmo tempo em que contribuem com suas cores para caracterizar o espaço interior, figuras 2.30 e 2.31. No caso de Ronchamp, a linha de luz deixada entre as paredes e o teto faz com que este último se torne praticamente suspenso no ar, como se pousasse sobre estas. Os nichos de luz das paredes-estrutura evi denciam suas próprias formas, por meio de um jogo de luzes coloridas. O meio-cone cortado do altar marca sua presença no espaço através da luz que provém do alto das torres semi-cilíndricas. A iluminação concebida desta forma pode ser explicada como sendo uma das peças fundamentais da verdadeira Arquitetura. Somado a isso, é importante o entendimento de quais elementos básicos da percepção devem ser considerados, para que possamos criar um espaço que corresponda às expectativas de quem vai efetivamente utilizá-lo.


Figuras 2.30 e 2.31: Catedral da Sé, São Paulo. Fonte: Arqto. Nelson Solano

Figuras 2.32 e 2.33: Estação Julio Prestes, São Paulo. Fonte: Arqto. Nelson Solano

Deve-se partir do princípio de que todas as impressões visuais que chegam até nós são analisadas e interpretadas pela mente humana. Kalff 7 mais uma vez nos diz: “Não são somente nossos olhos que nos dizem o que e como nós gostaríamos de ver. Nossa mente tem uma grande influência em nossa percepção visual, o que significa que o ser humano, com sua experiência, seus desejos, interesses e aversões, influencia o modo como vemos. Nós seremos capazes de projetar ambientes visualmente confortáveis dependendo dos modos pelos quais passamos a estudar esses problemas” (KALFF, 1971). Assim, a luminosidade entendida, antes de tudo, como sensação visual, não pode ser medida porque é subjetiva - é a impressão individual que uma pessoa tem ao olhar uma superfície ou espaço. Nós olhamos o tempo todo, mas vemos somente aquilo com que nossa mente está preocupada e/ou interessada em ver. Geralmente percebemos aquilo que tem algum significado especial para nós. É preciso que algo aconteça para que nossa atenção seja atraída e, assim, nós possamos perceber o que ocorre exatamente a nossa volta. Nessa hora vemos o que nos rodeia. É baseado nesse princípio que Kalff (1971) sentencia que o olho é cego ao que a mente não vê. 7

Kal: Creative light, Londres, 1971, pág.3.

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Figura 2.34: Primeira Igreja Jesuíta em Roma, 1589. Fonte: Foto cedida pela Proesora da FAU/USP Denise Duarte.

2.2 Iluminação na arquitetura colonial brasileira 8 Este texto trata de uma visão geral sobre a evolução da casa colonial brasileira, entre os séculos XVII e XIX, incluindo aspectos do uso da iluminação natural. Devido à extensão do referido assunto, este texto delimita a área de estudo ao Estado de São Paulo, apesar de nos referimos também a outras regiões do Brasil, e fazemos considerações de caráter mais geral sobre Arquitetura e Iluminação. Para podermos fazer considera ções sobre o problema da Ilumi nação temos de partir do produto final “edifício”, determinado não só pelos sistemas construtivos, mas também pelas necessidades e aspirações do Homem, respeitando as diferenciações regionais devidas a uma série de fatores entre os quais podemos citar os recursos econômicos, a disponibilidade de mão-de- obra, as matérias-primas disponíveis, o clima, etc. Dentro do presente texto, um fator é de extrema importância: o processo de colonização implantado no país, a posterior emancipação do Brasil já no século XIX e o “modo de vida” decorrente desses fatores, costumes e cultura refletidos nas habitações. A janela sempre teve grande importância na determinação da forma e caráter do edifício. Em cada período o desenho da janela foi determinado por considerações sociais, tecnológicas e econômicas, além dos requisitos estritamente relacionados à iluminação. Através do tempo, as necessidades de segurança, as limitações estruturais, o tamanho dos panos vidrados possíveis de fabricar, etc., foram alguns fatores que determinaram sua forma, figura 2.35.

Este sub-item tem como reerências bibliográfcas principais os autores REIS Fo, Nestor (1970) e LEMOS, Carlos Alberto (1969) e (1976). 8


Figura 2.35: Janela da casa bandeirista, séc. XVII - São Paulo. Fonte: Arqto. Nelson Solano.

O clima foi, e é ainda, um condicionante dos diversos tipos de habitação que tivemos no Brasil, relacionando iluminação, ventilação, conforto higrotérmico e aberturas. Exemplo claro disto, é a Arquitetura do nortenordeste do Brasil que num clima quente úmido tropical, adapta a casa port uguesa, essencialmente urbana, ao clima, eliminando as paredes internas até o teto, adotando duas águas de palha ou de telha de barro, casas estas essencialmente abertas, voltadas para o quintal, com os ambientes principais bem arejados. Outro bom exemplo desta adaptação coerente da Arquitetura ao clima é o desenho da janela colonial brasileira. As aberturas, ao incorporarem as treliças, as gelosias e os muxarabis para controle da intensa radiação solar do nosso clima tropical, propiciam internamente uma luz controlada, mais tênue, de ambientação muito agradável e, ao mesmo tempo, garantem ventilação abundante, necessária p ara se atingir as condições de conforto térmico, figuras 2.36 e 2.37.

Figuras 2.36 e 2.37: Janela colonial das cidades históricas de Minas Gerais (vistas externa e interna). Fonte: Fotos cedidas pelo Proessor Reginaldo Ronconi, da FAU/USP.

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2.2.1 O desenho da janela Desde o período colonial, o enquadramento e a vedação dos vãos de portas e janelas se aproveitavam de diversos aperfeiçoamentos tecnológicos, sofrendo ao mesmo tempo mudanças constantes, com o m de responder às novas condições de uso das habitações. Um ponto digno de atenção é o que se refere à relação dos vãos com parede. Nas casas mais antigas, presumivelmente nas dos fins do século XVI e durante todo o século XVII, os cheios teri am predominado; a medida, porém, que a vida se tornava mais fácil e mais policiada, o número de janelas ia aumentando; já no século XVIII, cheios e vazios se equilibravam. No começo do século XIX, predominavam francamente os vãos. De 1850 em diante as ombreiras quase se tocam, até que a fachada, depois de 1900 se apresent a praticamente toda aberta, tendo os vãos, muitas vezes, ombreira comum. Nesse processo de desenvolvimento da janela, à medida que o número de janelas aumentava, ela se tornava símbolo de “status” social, figura 2.38.

Figura 2.38: Evolução da janela. Fonte: REIS FILHO (1970).

Em relação à janela vemos agora o desaparecimento do balcão já por volta do final do século. As salas abriam-se por meio de janelas, com peitoris de alvenaria mais estreitos que as paredes, com cerca de 20 cm de largura.


Figura 2.39: Evolução das janelas. Fonte: REIS FILHO (1970).

A presença dos peitoris era marcada no revestimento das fachadas por elementos decorativos; às vezes por falsas balaustradas. Em alguns casos, conservava-se, entalado entre as ombreiras, um pequeno parapeito de metal, figura 2.40. Na parte superior, as bandeiras foram aos poucos sendo substituídas por espaletas, cujas composições combinavam, no exterior, com as dos peitoris. Já no fim do século, era possível observar que o orname nto superior tendia a desaparecer e o inferior a ser substituído, em muitos casos, por grandes jardineiras de gerânios.

Figura 2.40: Paço Imperial, Rio de Janeiro. Fonte:Arqto. Nelson Solano.

Figura 2.41: Janela em corpo saliente e bow window. Fonte: REIS FILHO (1970).

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“Em alguns casos, os vidros eram decorados com desenhos de motivos florais. As vidraças eram ainda externas e, quando as folhas de vedação eram abertas, percebiam -se então por dentro, as cortinas de rendas, com desenhos semelhantes ou motivos de caçadas. Em outros casos, as vidraças eram subdivididas em peças quadradas ou retangulares, com menos de um palmo de largura, que recebiam vidros coloridos, com o objetivo de impedir a vista para os interiores e formavam composições estritamente geométricas, que lembravam um pouco as ulteriores criações do neoplasticismo” (REIS, 1970). Convém lembrar que a iluminação, pela utilização nas janelas dessas subdivisões e vidros coloridos, era diminuída, considerando-se uma única janela. Porém, ela era compensada pelo grande número de aberturas que geralmente os ambientes possuíam, auxiliada ainda pela substituição da almofada central das portas por pequenas “janelas” de vidro, protegidas com grades de fer ro fundido. As primeiras venezianas surgiram nos dormitórios. Eram compostas de réguas largas e substituíam as vidraças, como vedação externa. Em alguns casos deixavam aber ta, na parte superior, uma bandeira de vidro; na maioria dos casos, porém, cobriam o vão inteiramente, preparando dessa forma o desaparecimento das bandeiras. “Surgem também nessa época as janelas com montagens metálicas, geralmente com a forma de vitrais. Eram empregadas como proteção, nos alpendres e jardins de inverno. Os vidros coloridos conferiam ao espaço interior um encanto especial assegurando, ao mesmo tempo, grande luminosidade” (REIS, 1970). Surgem também as janelas em corpo saliente - pequenos corpos salientes abrindo-se por meio de três janelas alongadas na altura e estreitas, sobretudo nas laterais. Uma janela, quanto mais alta fosse - o que era uma característica geral nessa época - maior profundidade de penetração de luz teria. Isso, de certa forma, aumentava muito a iluminação dos ambientes. Aparecem também as “bay windows”, comumente usadas nos alpendres e jardins de inverno dando para os jardins laterais, figuras 2.41 e 2.42. Aqui, vemos mais um elemento importado, alheio a nossa realidade, pois esta “bay window” estava associada a uma necessidade dos países europeus em reter o máximo de sol possível (aumentando a superfície das janelas como mostra a figura 2,42) devido a um clima diferente do nosso, mais frio e com menor luminosidade da abóbada. Em nosso clima, elas contribuíram para um superdimensionamento das aber turas nas residências.


Figura 2.42: Bay-window, Reading, Inglaterra. Fonte: Arqta. Joana Carla Soares Gonçalves

2.3 A luz na arquitetura e as novas tendências tecnológicas O uso da luz na Arquitetura tem a dupla função de trazer poesia e boa funcionalidade aos edifícios, tendo esta última se tornado importante, como crescimento das funções impostas pela sociedade moderna do século XX - edifícios complexos, de grandes dimensões e múltiplas funções. Desde os modelos mais clássicos, a luz tem sido distribuída ao longo dos interiores, a fim de permitir visão clara e nítida das dimensões espaciais, fornecendo assim as informações básic as a respeito dos ambientes. Na medida em que cerca de 70% da nossa percepção do mundo é feita por estímulos visuais, o papel da luz torna-se primordial nesse processo. A aplicação da luz traz modulação de formas, beleza e sensual idade, e proporciona encantamento à Arquitetura construída, figura 2.43.

Figura 2.43: Centros Borges, Buenos Aires. Formas e estrutura sob o eeito da luz. Fonte: Arqta. Joana Carla Soares Gonçalves

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Figura 2.44: Ilha de Santorim, Grécia. Fonte: Arqto Nelson Solano.

As mais eloquentes criações da história da Arquitetura não demonstram uma preocupação óbvia com a precisão visual e a claridade formal. A ideia era fazer dos espaços idealizados, canais para a intensificação do emocional, sentimentos de valorização da vida humana, suas crenças e origens. Simples exemplos de culturas arquitetônicas vernáculas demonstram com clareza o poder de criação da luz. Tomando-se o exemplo das vilas gregas, observa-se a habilidade de usar o sol forte e o céu brilhante típico do lugar, na composição de espaços públicos de luminosidade exuberante, proporcionada pela reflexão das superfícies externas totalmente revestidas em argila local, figura 2.44. Olhando para o passado, nos tempos áureos de construção da Grécia antiga percebemos que, a luz tinha uma forte relação com o mundo espiritual. No grande Pantheon romano, uma das obras mais impressionantes de toda a história da Arquitetura, o espaço fechado por suas dimensões, forma e tratamento de super fície, celebra a dimensão temporal, as estações do ano e o próprio clima, figura 2.45.


Figura 2.45: Pantheon, Roma. Fonte: Foto cedida por Roberta Kronka.

Caminhando no tempo, vemos que as catedrais góticas eram entendidas como espaços públicos de representação intensificada e abstrata da força divina. Os interiores dessas obras expressam a ideia de magia e beleza na reprodução da casa de Deus, usando artifícios arquitetônicos de configuração espacial, como organização das plantas, forma e posicionamento das aberturas, com o objetivo de se obter o controle sobre a entrada e reflexão dos raios luminosos. Como resultado, o próprio interior fechado, exaltado pelo efeito da luz natural e pr ivado da visão do exterior, proporcionava a abstração da elevação a Deus, figura 2.46.

Figura 2.46: Interior da Catedral de Notre-Dame, Paris. Fonte: Arqto Nelson Solano.

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O Barroco, também com muita ênfase, explorou a luz natural para elevar a sensibilidade do espaço interior aplicando dutos de luz em paredes e coberturas espessas. A inspiração para tal propósito era buscada em exemplos encontrados na natureza, como caver nas e florestas. Assim como no Gótico, no Barroco a comunicação mais forte com o mundo exterior acontecia por meio da luz natural. Chegando ao século XX, o movimento moderno deu continuidade ao forte compromisso da Arquitetura com a abstração, porém adotando outro enfoque quanto às relações espaciais. O espaço fechado interiorizado da história foi desmaterializado com a dissolução das barrei ras físicas e visuais entre inter ior e exterior. Considerando as bases da cultura modernista, observaram-se duas tendências simultâne as representativas desta abordagem. A desenvolvida pela Escola Bauhaus, fundada na Alemanha na década de 30, que introduziu a cortina de vidro, criando a ideia do espaço aberto sem limites alcançado pela transparênci a total. O uso generalizado das fachadas inteiramente envidraçadas lançadas pela Bauhaus se tornou possível graças ao avanço da indústria do vidro e outras tecnologias com o a luz fluorescente e os sistemas de ar c ondicionado, surgidos com o término da Segunda Guerra Mundial. Uma significativa amostragem desta postura arquitetônica está no trabalho de Mies van der Rohe, em que as fachadas de vidro são adotadas em variadas tipologias, de torres de escritório e edifícios residenciais, a galerias de arte e pavilhões de exibição, figura 2,47.

Figura 2.47: Galeria Nacional de Berlim. Arquiteto. Mies van der Rohe, um dos marcos da escola Bauhaus, 1962. Fonte: Arqta. Joana Carla Soares Gonçalves.

Dentre a coletânea das obras de Mies van der Rohe, pode-se dest acar o Seagram Building em Nova Iorque, concluído em 1958. Este é um dos primeiros edifíc ios na tipologia de torres de escritórios a utilizar a c ortina de vidro e a estrutura independente das vedações em aço. Aclamado como o edifício alto mais elegante de todos os tempos, o Seagram Building com 38 andares, é visto c omo a concretização da filosofia de M ies, de economia moderna, funcionalidade, aglomeração de massas e pureza de forma.


A Farnsworth House, outra marcante obra de Mies, também chamada de “glass house”, construída em Illinois nos anos 40 (1945 - 50), formada por um só ambiente e erguida em uma plataforma de concreto, onde perfis metálicos sustentam os panos de vidro, dilui-se no contexto natural, estabelecendo uma total comunicação visual com a natureza emoldurada pela estrutura da envoltória. Mies van der Rohe, realizando uma Arquitetura de ordem, rigor e beleza, como a vista no Pavilhão da Alemanha na EXPO’29 em Barcelona e na Galeria Nacional de Berlim (1962 - 1968), desenvolve o conceito do espaço universal, condizente ao racionalismo utilitário do mundo capitalista moderno. Embora não sendo considerado um edifício alto, o Lever House, projeto do renomado escritório S.O.M. Skidmore Owings & Merrill, concluído em 1952, também em Nova Iorque, é o primeiro da linha de caixas de vidro, que revolucionaram a Arquitetur a dos edifícios altos em todo o mundo. Aqui, cabe destacar que, anterior ao próprio Lever House na aplic ação da tecnologia da fachada envidraçada, está o edifí cio do MEC no Rio de Janeiro, construído entre 1929 e 1937, a par tir de uma ideia original do arquiteto franco-suíço Le Corbusier e projetado por um grupo de arquitetos formado por Lúcio Costa, Jorge Machado Moreira, Affonso Eduardo Reidy, Oscar Niemayer, Carlos Leão e Ernani Vasconcell os, no qual foi realizado o primeiro ensaio mundial de uma fachada não estrutural, inteiramente em vidro, figuras 2.48 e 2.49.

Figuras 2.48 e 2.49: MEC RJ Fachada Sul (esquerda) Fachada Norte (direita). Fonte: Arqto Nelson Solano.

Em paralelo à teoria da transparência total, aparece a arquitetura de Le Corbusier, que estabeleceu um novo código de valores para os edifícios modernos, com a ideia de abstração e transparência, porém não tão óbvia como nas propostas de Mies Van der Rohe. Arranjos articulados sobre contin uidade e interpene -

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trações espaciais, conferindo subjetividade e sutileza às obras, ao mesmo tempo, oferecendo gradativas percepções do mundo exterior ao longo de sequências espaciais, criavam todo um ritual arquitetônico. Dentre as inúmeras obras construídas do mestre Le Corbusier, a Villa Savoye, a Villa Stein e a Capela em Ronchamp são claras demonstrações de seu trabalho com luz e transparência, figura 2.50.

Figura 2.50: Capela, Ronc hamp, Arqto. Le Corbusier. Fonte: Arqto. Nelson Solano.

É importante ressaltar o papel marcante de outros arquitetos atuantes neste século, como Alvar Aalto, Frank Lloyd Wright e Louis Khan, verdadeiros nomes do modernism o, e conhecedores do uso da luz natural como parâmetro do espaço construído, os quais demonstram a importância dos espaços sequenciais e das seções (cortes) na manipulação dos efeitos da luz sobre a forma e o meio interior, figuras 2.51 e 2.52.

Figuras 2.51 e 2.52 Museu d e A r t e C o n t e m po r â n e a Guggenheim, Nova Iorque Arqto. Frank Lloyd Wright.

A partir da década de 50, difunde-se por muitos países do mundo, o conceito de “pele de vidro” por meio do “estilo internacional” lançado pelo Movimento Moder no. Se no caso dos países onde surge esta proposta de Arquitetura, esta linguagem e partido arquitetônico fazem sentido, pois são países de clima temperado/frio com grande necessidade de captação de luz e calor externos, em outros países de clima essencialmente quente, esses mesmos princípios acarretam uma Arquitetura crítica do ponto de vista ambiental - com excesso de luz e desconforto térmico.


Figura 2.53: Sede das Nações Unidas, Nova York, Arqto. Le Corbusier Fonte: Arqta. Joana Carla Soares Gonçalves

Figura 2.54: Aplicaçã o do conceito da “pele de vidro” em ediício Teleporto, Rio de Janeiro. Fonte: Arqto Nelson Solano.

No decorrer dos últimos 20 anos, a tecnologia e a arte da transparência vem demonstrando avanços que mais uma vez revolucionam a Arquitetura. O progresso tecnológico, após a afirmação do movimento high-tech, surgido nos anos de otimismo tecnológico da década de 60, evoluiu para discussões que abordam preocupações com aspec tos de entorno,

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consciência social, uso da energia, urbanidade e consciência ecológica, chegando então ao chamado movimento Eco-tec. Neste contexto destacam-se os nomes de Richard Rogers, Norman Foster, Nicholas Grimshaw e Michael Hopkins, dentre outros, figuras 2.55 a 2.59.

Figura 2.55: Instituto Mundo Árabe - Arqto. Jean Nouvel. Fachada tipo “diaragma” controlada por sensores otossensíveis. Fonte: Arqta. Joana Carla Soares Gonçalves

Figura 2.56 Centro George Pompidou, década de 70, Paris. Arquitetos Richard Rogers e Renzo Piano. Primeira obra de marco da Arquitetura high- tech.


Figura 2.57: Ediício de escritório – Empresa Channel 4, Londres - Arqto. Richard Rogers. Exemplo da Arquitetura Eco-tec. Fonte: Arqta. Joana Carla Soares Gonçalves.

Figura 2.58 Complexo Residencial Grand Union Canal, Londres, Arqto. Nicholas Grimshaw - Exemplo da Arquitetura Eco-tec.

Figura 2.59 Ediício de escritório no complexo Stockley Park, Londres. Arqto. Normam Foster, década de 90.

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Questões atuais de caráter ambiental e energético de ordem global têm provocado um movimento de volta a formação dos espaços motivados pela procura de luz e ventilação natural, oferecendo um sentido amplo de lugar, como o identificado na arquitetura de Le Corbusier e Khan. Porém, devido à própria complexidade das funções e necessidades, os grandes halls de transparência total continuarão como resultados de posturas arquitetônicas inevitáveis e necessárias, tendo seu lugar garantido no m undo contemporâneo. Simultaneamente, esforços de uma arquitetura inovadora em elaborar interações entre relações espaciais e tecnologia permitem avanços, como os presentes no uso mais consci ente das paredes de vidro, comunicando interior e exterior com mai or sutileza e na adequação da luz natural em partes centr ais dos edifícios. Apesar de toda a discussão a respeito dos impactos ambientais relacionados ao consumo de energia nos edifícios, o futuro oferece perspectivas promissoras, uma vez que é arquitetonicamente e tecnologicamente possível construir espaços de qualidade ambie ntal, que dentre outros aspectos, incluam o aproveitamento da luz natural.

3 UNIDADES E GRANDEZAS FOTOMÉTRICAS A Fotometria é a parte da Física Aplicada que (fundada por Lamber t, em 1760) trata da intensidade das luzes emitidas pelas fontes e considera os efeitos de iluminação que elas produzem sobre os corpos. Curiosamente, tais conceitos permanecem inalterados até a atualidade. A luz era um conceito intuitivo, e sua análise era feita empiricamente, pela observação dos resultados obtidos em experiências com velas. Mesmo com esta falta de recursos, os cientistas foram capazes de estabelecer as leis do inverso do quadrado da distância e a lei do cosseno.

Figura 3: A compreensão das grandezas otométricas é importante. Fonte: Arqta. Joana Carla Soares Gonçalves.

Embora a explicação de cada grandeza fotométrica seja relativamente simples, sua compreensão é bastante complexa. Quando refletimos sobre o significado do comprimento de um objeto, somos normalmente levados a uma operação física para a compreensão da grandeza envolvida. Entretanto, pode ser imprudente afirmar a “verdade” de uma noção pelo método operacional. Tal procedimento pode ser bem sucedido em algumas áreas da ciência, mas em física tem sido severamente questiona do. De qualquer forma, parece ser satisfatório para o entendimento de algumas grandezas e suas derivações. O mesmo não ocorre com as grandezas fotométricas. Aqui, não se trata apenas de um conceito físico, mas agrega-se o elemento fisiológico da percepção visual. São os aspectos físicos e subjetivos da luz. Os primeiros podem ser avaliados por aparelhos, já os segundos relacionam-se à sensação. Por não ser a luz matéria palpável, até os aspectos físicos têm sua compreensão dificultada.

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A sensação é incomensurável, mas pode estar relacionada ao aspecto físico, desse modo pode-se obter um resultado válido (HOPKINSON; PETHERBRIDGE; LONGMORE, 1975). A distinção entre os dois aspectos é fundamental para avaliar os resultados em um projeto de iluminação, podendo ainda ser acrescentado o aspecto psicológico envolvido. As metodologias existentes para o cálculo de iluminação, principalmente para iluminação artifi cial, atende aos casos comuns e dispensa um aprofundamento desses conceitos. Entretanto, para casos com alguma peculiaridade parece fundamental o entendimento integrado das grandezas para o controle do comportamento da luz e aproveitamento de seus recursos. São dez as principais grandezas fotométricas relativas à iluminação natural e artificial. A maioria delas referese mais à iluminação artificial do que à natural, como mostra o sub-ítem 3.1.

3.1 Principais grandezas Para a iluminação articial: Fluxo Energético; Fluxo Luminoso; Intensidade Luminosa; Iluminância; Eciência Luminosa; Luminância; Contraste; Índice de Reprodução de Cor; Temperatura de Cor; Vida Média ou Mediana. Para a iluminação natural: Iluminância, Luminância, Contrastes e Temperatura de Cor. Abaixo, passamos a apresentar as principais definições, conceitos e unidades dessas grandezas. Fluxo Energético (P) Conhecido também como Potência. É a potência transportada por todas as formas de radiação presentes no feixe energético, incluindo a luz visível, a infravermelha e a ultravioleta. Unidade: WATTS ( W). Aplicação: A potência do sistema artificial de iluminação será determinada em função do sistema de iluminação adotado e do nível de iluminância desejado. Ela determinará o número de lâmpadas adotadas no projeto e no consumo de energia final da instalação. Do ponto de vista prático, ele é um dado mais final do que inicial de projeto. Uma das formas de avaliarmos uma instalação de iluminação do ponto de vista econômico é estabelecermos a potência instalada por unidade de área, ou seja, Watts/m², através da seguinte relação:


P < 10 Watts/m²: Muito econômico 10 < P < 20 Watts/ m²: Econômico P > 20 Watts/ m²: Antieconômico Fluxo Luminoso (F ou ϕ) Assim como no caso da luz natural, as fontes de luz artificiais emitem ondas eletromagnéticas, mas o olho humano é sensível somente a certo inter valo de comprimento de onda (vide cap.4). Dentro desta definição, luz compreende a radiação eletromagnética capaz de produzir estímulo visual. Dessa maneira, a radiação total emitida por uma fonte luminosa, dentro dos limites que produzem estímulos visuais, é chamada de fluxo luminoso ( ϕ) e sua unidade é lúmens. Os comprimentos de onda mencionados estão compreendidos no intervalo de 380nm a 780 nm (alguns autores dizem de 400nm a 800 nm). Aplicação: o fluxo luminoso também é um dado final de projeto mais do que um dado inicial. Ele é determinado também pelo sistem a de iluminação artific ial adotado e pelo tipo de lâmpada, em função do nível de iluminância que se deseja obter no projeto. Eficiência Luminosa (η) É a relação entre o fluxo luminoso em lúmen emitido por uma fonte e seu fluxo energético (potência) consumido para produzi-lo. É conhecido também como eficácia ou rendimento. Unidade: lúmen/watt. Aplicação: esta grandeza é muito útil quando de análises econômicas e de consumo energético das instalações de iluminação artificial. Torna-se um parâmetro impor tante de comparação entre lâmpadas. Por exemplo: lâmpadas incandescentes apresentam uma eficiência luminosa em torno de 10 a 15 lúmens/ watt, enquanto que as fluorescentes convencionais 55 lúmens/watt, as fluorescentes tipo “energy saver” 80 lúmens/watt, podendo as fluorescentes de última geração chegar até 104 lúmens/watt. Em outras palavras, se consegue mais luz com menor gasto de energia.

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Rendimento de uma luminária É a relação entre o fluxo luminoso total emitido por ela e o fluxo luminoso emitido pela(s) lâmpada(s). Unidade: %. Deve ser dado pelo catálogo do fabricante. Aplicação: esta grandeza é muito útil quando de análises econômicas e de consumo energético das instalações de iluminação ar tificial. Torna-se um parâmetro impor tante de comparação entre luminárias. Luminárias com melhore s rendimentos darão mais fluxo útil no plano de trabalho e menos gasto de energia. Níveis de Iluminância9 (E) A luz que uma lâmpada irradia, relacionada à superfície de incidência, define mais uma grandeza luminotécnica: iluminância10, cuja expressão matemática é a seguinte: E=F/A onde F= fluxo luminoso (lLúmens) e A= área (m ²).

Figura 3.1: Nível de Iluminância (lux). Fonte: Arqto. Nelson Solano.

A Iluminância é a luz que chega (incidente) numa determinada superfície ou plano de trabalho, figura 3.1. Aplicação: Como o fluxo luminoso não é distribuído uniformemente, a iluminância não será a mesma em todos os pontos da área em questão. Considera-se, por isso, a iluminância média dentre vários pontos de uma determinada área, para que se afirme se aquela área está dentro dos limites de iluminância necessários, estabelecidos para a função a ser executada. Existem normas especi ficando os valores mínimos e máximos de E, para ambientes diferenciados pela atividade exercida (vide capítulo 5). Nível de Iluminância, ou Nível de iluminamento, ou Nível de Iluminação, ou Aclaramento - são todos sinônimos,, sendo o primeiro o mais normatizado tecnicamente. 9

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ILUMINÂNCIA - símbolo: E, unidade: Lux (lx)


O nível de iluminância (lux) pode ser medido facilmente por meio de um equipamento denominado luxímetro.

Figura 3.2 – Luxímetro. Fonte: Catálogo comercial OSRAM (2010/20).

Intensidade Luminosa (I) Para a aferição de quantos lúmens são emitidos por uma fonte luminosa, é necessário que sejam feitas medições nas direções onde se deseja obter esta i nformação, uma vez que a fonte luminosa quase nunca irradia a luz uniformemente em todas as direções. Adotando-se um vetor para cada direção, o seu comprimento indica uma determinada intensidade luminosa, sendo, portanto, o fluxo luminoso irradiado na direção de um determinado ponto. A intensidade luminosa tem símbolo “I” e unidade, candela (cd). A intensidade luminosa (cd), emitida por uma fonte pontual, origina o fluxo luminoso (lúmen) e a iluminân cia (lux), que é função da área atingida (m²). Como a intensidade luminosa e o fluxo luminoso permanecem constantes, quanto maior a distância entre a fonte e a superfície iluminada, maior a área atingida e, portanto, menor a iluminância . Este fenômeno é conhecido como a Lei do Inverso do Quadrado da Distância, figura 3.3.

Figura 3.3: Lei do Inverso do Quadrado da Distância. Fonte: IES, 1993. p. 29.

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Em um plano transversal à lâmpada, traçando-se uma linha unindo as extremidades de todos os vetores originados dessa fonte, obtém-se a curva de distribuição luminosa (CDL), ou seja, essa curva é a representação gráfica da intensidade dessa fonte luminosa em todas as suas direções de emissão, figura 3.4.

Figura 3.4: Curva de distribuição de uma luminária. Fonte: Catálogo comercial ITAIM.

A intensidade luminosa pode ser associada à lâmpada ou à luminária, sendo na práti ca este segundo caso muito mais útil, pois sempre adotamos uma lâmpada em conj unto com a luminária. Quanto maior a Intensidade Luminosa de uma fonte, mais brilhante ela parecerá ao observador, numa dada direção de visão. Exemplos: Halógena Dicróica 50W, facho fechado (10º): 9000 cd Halógena Dicróica 50W, facho aberto (30º): 1600 cd Lâmpada PAR 38, 90W: 4000 cd Aplicação: esta grandeza é absolutamente necessária quando dimensionamos os sistemas de iluminação por um método de cálculo denom inado “ponto a ponto” (vide capitulo 6). Neste caso, precisamos calcular, por exemplo, o nível de iluminação num determinado plano de trabalho proporci onado por uma determinada luminária, como ilustram os desenhos da figura 3.5. Quando o ponto de interesse “P” estiver sob a luminária, seu nível de iluminância será:


EP = I / h 2

Figura 3.5: Descrição das grandezas envolvidas no cálculo de EP. Fonte: Catálogo Comercial Itaim.

Considerando que h deverá ser ≥ 5 vezes a maior dimensão da fonte. Quando o ponto de interesse “P” não estiver em baixo da luminária como mostrado no caso anterior, teremos: A) Fonte puntiforme, plano horizontal

B) Fonte linear, plano horizontal

C) Fonte puntiforme, plano vertical

D) Fonte linear, plano vertical

Figura 3.6: Exemplo de aplicação prática do conceito de intensidade luminosa. Fonte: Manual Philips, s/d.

Determinamos em escala o ângulo de inc idência “a” (figura 3.6 A a D) e com ele entramos no gráfico de distribuição da luminária que estamos adotando no projeto (como, por exemplo, o da figura 3.4). A partir daí e pelas fórmulas abaixo, podemos calcular o nível de iluminânc ia no plano de trabalho de nosso interesse,

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horizontal e vertical, dependendo se nossa fonte de luz for pontual ou linear. Observação importante: as curvas de distribuição para determinarmos as intensidades luminosas segundo os ângulos de incidência (figura 3.6) normalmente são dadas por 1.000 lúmens, portanto, devemos multiplicar o valor tirado do gráfico em função do fluxo luminoso da lâmpada em questão. Para fonte puntiforme, plano horizontal

Para fonte linear, plano horizontal

Para fonte puntiforme, plano vertical

Para fonte linear, plano vertical

Sendo: Iα = intensidade luminosa na direção de incidência (cd) Hm = altura do plano de trabalho à luminária (metros) α = ângulo de incidência (graus)


Luminância (L) É importante notar que os raios luminosos não são visíveis, a sensação de luminosidade é decorrente da reflexão desses raios por uma superfície. Essa luminosidade, então vista, é chamada de luminância, figura 3.7. Logo: Iluminância - luz incidente, não visível Luminância - luz refletida, visível Unidade: cd/m2 - geralmente utilizada para superfícies cd/cm2 - geralmente utilizada para lâmpadas

Figura 3.7: Iluminância e Luminância. Fonte: Catálogo comercial OSRAM (2010/2011).

A luminância é a sensação de claridade provocada no olho por uma fonte de luz ou por uma superfície iluminada em uma dada direção; representa a intensidade luminosa da superfície dividida pela sua área aparente, dada pela posição do observador, também depende das características de reflexão da superfíc ie.

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Uma vez que os objetos possuem diferentes capacidades de reflexão da luz, fica compreendido que uma certa iluminância pode gerar diferentes luminâncias. Vale lembrar que o coeficient e de reflexão é a relação entre o fluxo luminoso incidente e o refletido pela superfície. Esse coeficiente varia de acordo com a cor e a textura, da superfície. A luminância é normalmente abordada para explicar os fenômenos relacionados ao ofuscamento. Entretanto, em iluminação natural, é também fundamental o estudo da iluminação proveniente da luminância das superfícies, pois a fonte de luz não é pontual, mas uma superfície infinita representada pela abóbada celeste. Mesmo considerando a luz solar direta - que também não apresenta o comportamento de uma fonte pontual - o seu aproveitamento é geralmente obtido por reflexão, configurando superfícies como fontes de luz. A figura 3.8 ilustra o Modelo Esférico clássico para explicação das grandezas fotométricas. Uma fonte pontual isotrópica com intensidade de 1candela é posicionada no centro de uma esfera ideal de raio unitário. O ângulo sólido de 1 esferorradiano - embora de forma incorreta para facilitar o entendimento da área iluminada - determina a iluminância de 1 lux na superfície da esfera. É evidente a inter-relação das grandezas e a dependência da iluminância com o raio da esfera, o que não ocorre com a intensidade e o fluxo luminoso, constantes para qualquer raio considerado, figura 3.8. Em relação à luminância, cabe a seguinte observação: “esta grandeza é mais difícil de compreen der e o modelo da esfera não pode ser utilizado para este propósito” (IES, 2000. p.29).

Figura 3.8 : Modelo Esérico. Fonte: IES, 1993. p. 29.


Observa-se que a luminância é omitida no Modelo Esférico. Seu estudo é feito separadamente, relacionando a Superfície Luminosa à Superfície Aparente. A luz não é visível até ser refletida pelos corpos e, a maior ou menor “claridade” que um corpo manifesta ao ser iluminado, dá-se o nome de luminância. Dois modelos foram identificados para explicar o fenômeno. A equação que permite sua determinação é: L = I / ( A x cos α ) onde, L = luminância em cd/m2 I = intensidade luminosa em cd A = área projetada em m2 α = ângulo entre o plano de superfície luminosa e a superfície aparente, figura 3.9

Figura 3.9: Superície aparente. Fonte: IES, 1993.

Embora a figura 3.9 elucide o entendimento sobre uma superfície aparente e sobre uma superfície luminosa, é um modelo incompleto que pode levar a conclusões imprec isas ou infundadas. Alguns autores afirmam que a luminância depende do ângulo entre a super fície refletora e a linha de visão, e será máxima quando a linha de visão for perpendicular à superfície luminosa. Tal afirmação contradiz a equação anterior, pois

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a luminância é inversamente proporcional ao cos ß. Portanto, será mínima, e não máxima para ß=0, se considerarmos apenas o ângulo de observação. Assim como a super fície aparente, a intensidade luminosa também varia com o ângulo de observação, além da necessidade de serem definidas as propriedades da superfície refletora. Neste aspecto, dois conceitos são fundamentais: o difusor perfeito e o refletor perfeito. Se analisarmos o fenômeno pela intensidade luminosa e, adotarmos a superfície luminosa como um difusor perfeito, temos pela Lei de Lambert figura 3.10:

Io = intensidade luminosa perpendicular à superfície; I = intensidade luminosa em qualquer direção; q = ângulo entre Io e I, Figura 3.10.

Figura 3.10 - Lei de Lambert. Fonte: Arqto. Norberto Moura.

Como ß= q , temos:

O refletor perfeito é mais fácil de ser entendido, pois seu comportamento assemelha-se ao do espelho. Toda a luz incidente é refletida de forma simétrica em relação à normal da superfície pelo ponto de incidência. Portanto, o ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão.


Esses dois conceitos representam os extremos hipotéticos de uma escala onde estão as superfícies normal mente encontradas. Elas se aproximam de um ou outro extremo da escala e, na realidade, tanto o refletor tem um pouco de propriedade difusora como o difusor de especular. Conclui-se que a luminância é constante para o difusor perfeito e, para o refletor perfeito, é máxima quando observada na direção dos raios refletidos. Desse modo, depende das característic as da superfície refletora, e não apenas do ângulo entre a superfície e a linha de visão. Em caso de desconhecimento do valor da intensidade luminosa, usa-se a equação: L = ( ρ x E ) /π onde: ρ = coeficiente de reflexão da superfície

E = iluminância sobre essa superfície em Lux Contrastes (C) É a diferença relativa de luminâncias entre um determinado objeto e seu entorno, figuras 3.11 e 3.12. Sem unidade. Diferenças de luminâncias significam contrastes de cores. C = (Lobjeto - LFundo) / LFundo Figuras 3.11 e 3.12: Esculturas no hall de entrada da Catedral da Sé, São Paulo (esquerda) e no jardim (direita). Fonte: Arqto. Nelson Solano Volumetria destruída por uma iluminação equivocada (diusa, igura 3.11) e valorizada pela iluminação natural (radiação solar direta, igura 3.12).

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Índice de Reprodução de Cor (IRC) Um objeto ou uma superfície expostos a diferentes fontes de luminosidade são percebidos visualmente em diferentes tonalidades. Essa variação está relacionada com as diferentes capacidades das lâmpadas de reproduzirem diferentemente as cores dos objetos. Desse fenômeno assume-se que sem luz não há cor. Na capacidade da luz inci dente de reproduzir cores, adotou-se o conce ito de reprodução de cor, e uma escala qualitativa de 0 a 100, ou índice de reprodução de cores (IRC), figuras 3.13 e 3.14. Obviamente, o índice de reprodução de cor possui uma relação direta com a reprodução de cores obtida com a luz natural. A luz artificial, como regra, deve se aproximar ao máximo das características da luz natural (referência 100), a qual o olho humano está naturalmente adapt ado. A percepção mais correta das cores é aquela que temos quando colocamos um objeto sob o efeito da luz natural.

Figura 3.13: Curva Espectral de lâmpada luorescente com boa reprodução de cor IRC = 85. Fonte: Catálogo comercial OSRAM (2010/2011)

Figura 3.14: Curva Espectral de lâmpada de sódio de alta pressão com reprodução de cor ruim IRC = 23. Fonte: Catálogo comercial, OSRAM (2010/2011)

O IRC é um dado técnico obrigatório e vem especificado nos catálogos dos diferentes fabricantes. Há algumas décadas atrás, tinha que optar entre uma boa reprodução de cor e um baixo rendimento, ou o inverso. Hoje em dia, este problema técnico já está resolvido para a maioria das lâmpadas. Temos lâmpadas de excelente IRC e alto rendimento. A figura 3.15 apresenta alguns exemplos de IRC.


Figura 3.15: Índice de Reprodução de Cor de algumas lâmpadas. Fonte: Catálogo comercial, OSRAM (2010/2011)

Os Índices de Reprodução de Cor podem ser classi ficados em diferentes categorias. A figura 3.16 apresent a uma dessas classificações dadas por SILVA (2002).

Figura 3.16: Índice de Reprodução de Cor de algumas lâmpadas. Fonte: SILVA, Luiz Mauri. Luz, Lâmpadas e Iluminação, p.39.

Temperatura de Cor (ºK) É o termo usado para descrever a aparência de cor de uma fonte de luz comparada à cor emitida pelo corpo negro radiador (corpo que teoric amente irradia toda a energia que recebe). Um corpo negro muda de cor ao mudar de temperatura. Existe, portanto, uma relação entre temperatura e cor da luz emitida, expressa pela “temperatura de cor” em graus Kelvin. O branco do corpo metálico em alto grau de aquecimento, semelhante ao branco da luz do meio-dia, possui uma temperatura de 6500oK. A luz amarela, quente, como de uma lâmpada incandescente, está em torno de 2700oK. As lâmpadas de aparência fria tem temperatura de cor em torno de 5.000oK e as de aparência neutra, em torno de 4.000oK.

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É importante mencionar que a cor da luz nada remete à potência da lâmpada. Por isso não é válida a impressão de que, quanto mais clara a luz fornecida pela lâmpada, maior é a sua potência. Embora cores consideradas ‘quentes’ sejam avermelhadas e cores consideradas ‘frias’ sejam azuladas, quando se refere à temperatura de cor, são o inverso. Assim, quando se fala em uma tonali dade ‘fria’, deve-se imaginar altas temperaturas na escala acima, e o inverso par a tonalidades ‘quentes’, figura 3.17.

Figura 3.17: Dierentes temperaturas de cor. Fonte: Catálogo comercial, OSRAM (2010/2011).

A figura 3.18 ilustra as diferentes temperaturas de cor para luz natural e algumas referências da artificial.

Figura 3.18: Dierentes temperaturas de cor: luz natural e luz artiicial. Fonte: Catálogo comercial, OSRAM (2010/2011).


Vida Útil, Vida Média e Vida Mediana Este fenômeno está relacionado com a durabilidade, em horas, das lâmpadas e reatores, isto é, quanto tempo duram acesos. Portanto, é um parâmetro que deve ser levado em consideração do ponto de vista econômico. Veja alguns exemplos de vida útil de lâmpadas: Incandescentes: 1.000 horas Halógenas: 2.000 a 6.000 horas Fluorescentes: 7.500 a 1 6.000 horas Lâmpadas Mistas: 10.000 horas Vapor de Sódio Alta Pressão: 32.000 horas LEDs: 50.000 horas EX. 20.000/h para uso residencial significa 10 anos. Vida Média (ou Média Útil): Funcionando em períodos contínuos de 3 h, quando 50% do lote está “morto”. Considera-se “morta” a lâmpada que não mais se acende. O fluxo luminoso nominal é o fluxo produzido pela lâmpada depois de ter sido “sazonada”, isto é, tenha funcionado aproximadamente 10% de sua vida provável. Ciclos de funcionamento mais curtos, partidas mais frequentes, variação de tensão da rede, encurtam a vida das lâmpadas de descarga. No passado a relação entre o número de operações liga/desliga e a redução da vida útil das lâmpadas fluorescentes era bastante crítica, hoje em dia já não é. No entanto, não se deve ligar/desligar uma lâmpada fluorescente a cada um ou dois minutos. Se a frequência for de 10 a 15 minutos, já vale a pena, pois o custo da lâmpada em relação ao consumo de energia é compensador.

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4 FONTES PRIMÁRIAS E SECUNDÁRIAS DE LUZ 4.1 Disponibilidade de luz natural Os principais fatores de determinação da disponibilidade da luz natural são sazonalidade, que de acordo com o movimento do sol estabelece variações de luminosidade natural, variando com a época do ano e a hora do dia; o clima, como o principal agente denidor dos tipos de céu; a qualidade do ar; características físicas e geográcas, que lidam com dados de latitude, continental idade e altitude, entre outros, e a orientação e conguração morfológica do entorno construído, caso existente.

4.1.1 O Sol e os eeitos de sazonalidade O Sol libera uma quantidade aproximada de seis bilhões de lúmens para cada metro quadrado de sua superfície. Deste valor, cerca de 134 000 lux alcançam a atmosfera externa da terra, onde são absorvidos perto de 20% desta luz e reetidos 25% de volta ao espaço. Uma parte dos 55% restantes chega à super fície da Terra diretamente em forma de feixe de raios paralelos, que é a chamada luz direta. Outra fração é difundida pelas camadas da atmosfera, nuvens e outros elementos com a própria composição do ar, compondo então a luz difusa. Pelo fato de a luz difusa ser emitida pelo céu em todas as direções, é caracterizada neste componente uma iluminância primordialmente homogênea da luz natural. O conceito de componentes da luz diurna explica a possibilidade de existência de luz sem a presença direta dos raios solares, ampliando as chances de se projetar com a luz natural, sem riscos de se ter aquecimentos desvantajosos. Tanto a luz direta como a luz difusa compõem a luz natural diurna. Para efeito de simplificação de conceitos e cálculos, o céu, estabelecido para os estudos de trajetór ia do Sol, é considerado como sendo uma grande luminária em forma de meia esfera que é chamada de abóbada celeste. A direção dos raios solares ou da luz direta pode ser entendida por dois ângulos: o azimute, que define a posição da projeção do raio em relação ao norte verdadeiro ou geográfico, e a altura do Sol em relação à linha do horizonte, figura 4.1. As várias posições do sol ao longo do dia e do ano são mostradas nos gráficos de diagrama solar, figura 4.2.

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Figura 4.1: Ângulos para estudo de insolação: “h” - altura do sol; “ α ” - azimute do sol e “w” - azimute da acha da. Fonte: Arqto. Marcelo de Andrade R omero.

Figura 4.2: Diagrama solar para a latitude 24º Sul - cidade de São Paulo. Fonte: Arqto. Nelson Solano.

Os valores da luz natural observados nos espaços aber tos, durante grande parte do dia, excedem as quantidades de luz requeridas para quase todas as tarefas (pelo menos as mais comuns a serem executadas em espaços fechados ou atividades internas). Um dos valores mais altos de iluminância recomendado em espaços interiores, que é de aproximadamente 1.500 lux para tarefas de alta precisão, é possível de ser alcançado inclusive em edifícios localizados em cidades de baixa latitude, como Kew, na Inglaterra, que apresenta ao meio dia uma média de iluminância de 7.500 lux no mês de dezembro (inverno) e de 34.000 lux em junho (verão). O que se pode dizer em relação ao Brasil, compreendido entre as latitudes de 0º e 32º Sul aproximadamente, é que esses valores chegam a ultrapassar 70.000 lux ao meio dia no inverno e 100.000 lux no mesmo horário no verão. Estes fatos evidenciam a alta potencialidade do Sol como fonte de luz e também como uma fonte de energia inesgotável do planeta.


O gráfico desenvolvido pela CIE, Comission Internationale de I’Eclairage, na França, mostra a quantidade de luz disponível ao longo dos dias de um ano para uma determinada lat itude, considerando-se um pla no horizontal desobstruído, ou seja, sem o efeito redutor de luminosidade disponível, provocado por sombre amentos, figura 4.3. Os valores variam principalmente de acordo com o ângulo de altura do Sol, determinado pela latitude do lugar, e a quantidade e frequência das nuvens, que é influenciada pelas condições do clima. Não são consideradas condições particulares de localidade, como sombreamento de edifícios vizinhos, relevo ou vegetação.

Figura 4.3: Exemplo de disponibilidade de luz natural para a latitude 48º N. Fonte: European Commission, 1994.

4.2 Climas e tipos de céu As condições climáticas regionais exercem ação direta na determinação da conguração básica dos tipos de céu. Em regiões de clima temperado o céu é predominantemente nublado. No clima quente e seco, com céu claro, este adquire um aspecto azulado e não muito brilhante pela pouca quantidade de partículas de água na atmosfera. Porém, as características de cor do solo destas regiões determinam uma boa capacidade de reexão da luminosidade. Já no clima quente e úmido, o céu aparece como parcialmente nublado e com muita luminosidade, em decorrência, principalmente, de alta quantidade de vapor d’água na atmosfera, guras 4.4, 4.5 e 4.6.

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Figura 4.4: Clima quente e seco, com céu claro. Deserto de Nagel, Israel. Fonte: imagem cedida por Eunice Solano.

Figura 4.5: Céu de clima temperado, tipicamente encoberto. Picadilly Circus, Londres. Fonte: Arqta. Joana Carla Soares Gonçalves.

Figura 4.6: Céu de clima tropical quente e úmido - parcialmente nublado - Rio de Janeiro. Fonte: Arqta. Joana Carla Soares Gonçalves.


Como vimos, o papel desempenhado pela luz solar direta e refletida, proveniente da abóbada celeste na iluminação interior, depende da localidade, ou seja, da latitude e do clima relacionados com a frequência da nebulosidade. Estes dois últimos fatores foram determinantes nas tradições em relação às janelas e ao agrupamento dos edifícios. Nas cidades, de clima ensolarado, como algumas da Grécia ou da Espanha (figuras 4.7 e 4.8), a grande quantidade de luz natural que se recebe nos interiores chega através de pequenas janelas, após se refletir nos muros muito claros do pátio e das fachadas opostas.

Figura 4.7: Arquitetura vernácula grega - Santorini, Grécia. Fonte: Arqto. Nelson Solano.

Figura 4.8: Castela de Allambra - Granada, Espanha. Fonte: imagem cedida arqta. D enise Duar te, FAUUSP.

A maior parte desta luz é do tipo solar refletida, já que a abóbada celeste, frequentemente apresenta aspecto azul profundo de baixa luminância, contribuindo muito pouco à iluminação interior. Na Europa do Norte, pelo contrário, o Sol raras vezes é visto, e por isso não é considerado como fonte de luz para efeito

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de cálculo. Este se baseará essencialmente na luz refletida proveniente da abóbada celeste. Desse cálculo resultam enormes janelas onde se tem uma vista ininterrupt a e livre de obstruções, tanto quanto possível, dessa abóbada, figura 4.9 a 4.13.

Figura 4.9: Galeria Nacional de Berlin, Mies van der Rohe; arquitetura de clima rio, com céu encoberto. Fonte: Arqta. Joana Carla Soares Gonçalves.

Figuras 4.10 e 4.11: Biblioteca da Faculdade de Advocacia de Cambridge, Inglaterra, Arqui teto Norman Foster. Fonte: Arqta. Joana Carla Soares Gonçalves. Figuras 4.12 e 4.13: Complexo Downtown, Rio de Janeiro, RJ. LPC Arquitetura. Clima tropical, com recursos de autosombreamento e cores claras e ortes. E Centro Cultural de Fortaleza, CE. Espaços de pé-direito, muitas aberturas para a ventilação e iluminação natural. Fonte 4.12: Arqta. Joana Carla Soares Gonçalves. Fonte. 4.13 Arqto. Nelson Solano.


Devido à complexidade e diversidade de situações climáticas e atmosféricas, determinantes na composição dos céus, foram estabelecidos pela Comissão Européia três tipos para os estudos quantitativos e qualitativos da luz natural: céu de luminosidade uniforme (totalmente hipotético), céu encoberto (t ípico das regiões de latitudes altas, como o Norte europeu) e céu claro (típico das baixas latitudes, como o Sul europeu e regiões equatoriais). Uma séria l imitação nesse conceito é o fato de nenhum dos padrões especif icados acima considerar as condições de céu parcialmente nublado, bastante frequentes nas zonas tropicais e subtropicais. O céu de luminosidade uniforme corresponde à condição de céu encober to por espessas nuvens brancas, com atmosfera carregada de poeira e Sol não visível. O céu encoberto também se refere ao mesmo tipo, porém neste modelo, está incorporada a variação de luminosidade da região do horizonte para o zênite, sendo esta última três vezes mais br ilhante do que a primeira. No céu c laro, a atmosfera apresenta-se limpa e o sol é visível, sem a presença de nuvens - consequentemente, a luminosidade varia tanto do horizonte como ao zênite, e também em relação à posição do Sol. Neste caso, as partes mais altas do céu, pela proximidade com a posição do Sol, alcançam uma intensidade luminosa aproximadamente 40 vezes maior do que a da linha do horizonte. Mesmo para os cenários de céu parcialmente ou totalmente encobertos, apesar da presença de nuvens, a angulação dos raios do sol também influencia na luminosidade. Esse fenômeno fica claro quando se traçam comparações entre as condições de iluminância de inverno e de verão para várias latitudes: a intensidade da luminosidade do céu encoberto nos meses de verão é no mínimo duas vezes a correspondente nos meses de inverno.

4.2.1 Qualidade do ar Na ação de absorver e reetir parcialmente a luz direta emitida pelo Sol, que dá origem à luz difusa, as camadas de ar próximas aos níveis das atividades urbanas, quando bastante carregadas de partículas e gases poluentes, prejudicam signicativamente a quantidade de luz natural, que pode chegar ao interior das cidades com até 60% de redução. Nesse processo de recebimento da luz natural, espe ssas camadas de poluição agem como barreiras aos raios luminosos, reetindo-os de volta para o espaço superior, gura 4.14.

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Figura 4.14: Vista aérea da cidade de São Paulo, na Marginal Pinheiros. Diminuição da disponibilidade da luz natural pelo eeito da neblina. Fonte: Arqta. Joana Carla Soares Gonçalves.

Ao compararmos a iluminação proveniente da radiação solar direta à da abóbada celeste, observamos que a última possui características mais apropriadas para a iluminação de interiores. Além dos aspectos já citados, como a alta carga térmica e ofuscamento, as variações da luz solar direta são mais acentuadas e imprevisíveis. O movimento aparente do Sol ou a brusca redução que pode ser proporcionada por uma nuvem revelam suas características dinâmicas. A luz do céu é mais uniforme e oscila em uma faixa menor, sendo, portanto, mais compatível com as tarefas em int eriores. Embora a luz do Sol seja a fonte fundamental de luz natural, os métodos de cálculo, normalmente, consideram apenas a iluminação que entra pelas aberturas, proveniente da parcela de céu visível, recomendando o controle e obstrução da luz solar direta. Admitindo a luz da abóbada celeste como a principal fonte para os cálculos de iluminação natural em inte riores, torna-se necessário conhecer e dimensionar seus elementos. O céu pode ser considerado como uma superfície infinita que apresenta variações de luminância em sua extensão. Estas variações dependem do tempo, das condições climáticas e da localização geográfica. Buscando um padrão que pudesse ser aceito internacionalmente, definiram-se três condições básicas de céu: Céu Claro, Céu Parcialmente Encoberto e Céu Encoberto. A IES (1994) recomenda dois métodos para classificação do céu. O primeiro pela divisão entre a irradiação difusa do céu Id e a irradiação global Ig em um plano horizontal. A razão de céu obtida Id/Ig determina as condições de céu: Céu Claro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I d / Ig ≥ 0.3 Céu Parcialmente Encoberto . . . . . .0.3 < Id / Ig < 0.8 Céu Encoberto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I d / Ig ≥ 0.8


Como a razão de céu se aproxima de 1 quando a altura solar se aproxima de zero, independente das condições de céu, este método não é indicado para essas situações. O segundo método avalia a proporção de céu encoberto por nuvens, que é estimada em uma escala de 0.0 (céu sem nuvens) até 1.0 (céu totalmente encoberto). Céu Claro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0.0 - 0.3 Céu Parcialmente Encoberto . . . . . . . . . 0.4 - 0.7 Céu Encoberto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0.8 - 1.0 A CIE adota os modelos de Céu Claro, Céu Encoberto e Céu Intermediário, adicionando ainda outros dois tipos de céu para aplicações específicas. Para o Céu Encoberto considera duas possibilidades: uniforme e não uniforme 11. O Céu Uniforme, embora irreal, é a hipótese mais simples, facilitando o cálculo por apresentar luminância constante independente da orientação e posição do Sol. Os tipos de Céu Encoberto e Céu Claro estão padronizados (CIE 110 - 199 4), mas o Céu Intermediár io ainda está sendo pesquisado, sem um consenso a ser adotado. São propostas equações para cada ti po de céu. A distribuição das luminânc ias, nos modelos de céu claro e parcialmente encoberto, depende da posição solar. O Sol e a auréola não são considerados no cálculo, mas apenas sua influência nas áreas próximas. As equações são similares e avaliam qualquer ponto na esfera celeste em função da luminância zenital, da posição do Sol, e do ângulo entre o ponto e o Sol. No Céu Encoberto (não uniforme), a posição do Sol não influencia a distribuição, mas afeta todo o hemisfério. Este modelo pode ser representado por círculos horizontais (almucantar) de igual luminância, cujo valor aumenta na direção do zênite, atingindo três vezes a luminância do horizonte. Como todo modelo é reducionista, o critério de escolha do modelo de céu apropriado para determinada aplicação deveria corresponder ao que mais se aproxima da realidade em estudo. Entretanto, alguns dos modelos apresentam vantagens e desvantagens que merecem ser observadas. Os modelos de céu encoberto não-uniforme e de céu claro parecem ser os mais aceitos internacionalmente. As restrições aos 11

Utiliza-se a nomenclatura Céu Uniorme para céu encoberto uniorme e Céu Encoberto para céu encoberto não uniorme.

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modelos de céu parcialmente encoberto e encoberto uniforme devem-se à complexidade do primeiro e simplicidade exagerada do segundo. O céu parcialmente encoberto apresenta uma extrema variabilidade que dificulta sua avaliação, pois a distribuição das luminâncias está sujeita a mudar rapidamente e com grandes gradientes.O modelo de céu uniforme é rejeitado “devido à inexistência dessa condição em condições reais” (fonte, ano). A equação para o Céu Claro CIE estabelecida em relação à figura 4.15, permite calcular a luminância LCL em um ponto arbitrário P, localizado na abóbada celeste, em função da posição solar e da luminância do Zênite LZCL:

Onde: α

azimute do ponto P em radianos (NESO)

αs

azimute do Sol em radianos (NESO)

γ altura do ponto P em radianos γs altura solar em radianos ζ

ângulo entre o Sol e o Ponto P em radianos

Figura 4.15: Ângulos para Cálculo da Luminância no Ponto P. Fonte: CIE, 1995, p.5.


Para o Céu Encoberto, a equação é mais simples e depende apen as da luminância do Zênite LZCL que por sua vez depende da posição solar.

A figura 4.16 ilustra um Cé u Claro Real e a figura 4.17, um Céu Claro Teórico, construído a partir da equação CIE. A escala das luminâncias é crescente do verde para o vermelho e obser va-se uma correspondência bastante aceitável entre as imagens. Cabe salientar que a luminância do Sol e da auréola não devem ser computados.

Figura 4.16: Céu Claro Real. Fonte: Bruna Luz e Luciana Schwandner.

Figura 4.17: Céu Claro Teórico CIE. Fonte: Ecotect, 2003.

Da mesma maneira, as figuras 4.18 e 4.19 mostr am respectivamente o Céu Real e Teórico para o tipo encoberto, e a correspondência também é satisfatória.

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Figura 4.18: Céu Encoberto Real. Fonte: Bruna Luz e Luciana Schwandner.

Figura 4.19: Céu Encoberto Teórico CIE. Fonte: Ecotect, 2003.

Para ilustrar o Céu Intermediário ou Parcialmente Encober to, foram selecionadas duas fotos registradas no mesmo dia, com intervalo de duas horas (figuras 4.20 e 4.21). Observa-se grande variação na distribuição das luminâncias, sendo difícil encontrar parâmetros de comparação entre duas situações com o mesmo tipo de céu. Na figura 4.20, as regiões ao redor do Sol apresentam ma ior brilho, aproximando a imagem do céu teórico, que deve apresentar uma distribuição semelhante ao Céu Claro. Já na figura 4.21, as nuvens mais escuras próximas ao Sol e o deslocamento das nuvens formam um novo cenário. Por esta pequena amostragem pode-se ter uma ideia das dificuldades em determinar um modelo adequado para este tipo de céu. As pesquisas têm buscado compatibilizar dados medidos em estações meteorológicas com modelos estatísticos e randômicos, buscando encontrar um céu provável em determinado período. Neste aspecto merecem destaque os estudos de Perez, que desenvolveu um modelo para todos os tip os de céu. Este modelo foi adotado no aplicativo Daysim, com a proposta de determinar a autonomia da luz natural em relação à artificial durante o ano. Entretanto, estes aspectos ainda estão em teste, devendo-se ter certo cuidado em adotá-los.


Figura 4.20: Céu Claro Real 12/05/2004 (13h). Fonte: Bruna Luz e Luciana Schwandner.

Figura 4.21: Céu Claro Real 12/05/2004 (15h). Fonte: Bruna Luz e Luciana Schwandner.

4.3 Lâmpadas Os principais tipos de lâmpadas são: 1. Incandescentes comuns 2. Halógenas à baixa tensão 3. Halógenas dicróicas 4. Halógenas à tensão de rede 5. Fluorescentes tubulares T12 - T10 - T8 - T5 – T2 6. Fluorescentes compactas: simples, dupla, tripla, longa, flat, circulares 7. excluir este tipo de lãmpada 8. Lâmpadas a Vapor de Mercúrio

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9. Lâmpadas Mistas 10. Lâmpadas de Vapor de Sódio 11. Lâmpadas Multivapores Metálicos 12. LEDs

4.3.1 A escolha da lâmpada Logicamente, a escolha da lâmpada a ser utilizada deverá se dar considerando todos os fatores mencionados no capítulo 3 deste trabalho: sua potência, uxo luminoso e rendimento, suas características de reprodução, temperatura e aparência de cor, vida útil, custo e sua relação com o sistema adotado (principalmente a curva de distribuição de luz do conjunto lâmpada-luminária). Incandescentes As lâmpadas incandescentes comuns simbolizam uma das mais antigas e familiares fontes de luz artificial. Emite luminosidade através de um processo de passagem da corrent e elétrica por um filamen to de tungstênio, que ao se aquecer, gera a luz. Este filamento com o temp o se desgasta e se rompe. Com temperat ura de cor quente, de aproximadamente 2700ºK, a cor é amarelada. O índice de reprodução de cores chega bem próximo aos 100%. A eficiência energética é baixa, pois apenas 10% da energia consumida é transformada em luz. Porém, por sua boa reprodução de cores, ainda é amplamente utilizada. A aplicação mais comum se dá no meio residencial e em vitrines, indústria têxtil, de tintas e indústrias gráficas, onde é necessária uma boa reprodução de cor (depende ndo do tipo: a standard, a balão, a bolinha, a bellalux, ou toda a família das halógenas). Todas as lâmpadas incandescentes são dimerizáveis. Atualmente, as lâmpadas incandescentes apresentam variações que permitem uma melhor satisfação em diferentes usos. As três variações mais significativas são: a) Incandescentes refletoras: Com uma camada refletora na superfície interna do bulbo, são próprias para lojas, exposições e destaque de objetos, por fornecer uma luz mais dirigida que as incandescentes comuns.


b) Incandescentes halógenas: Seguindo o mesmo princípio de funcionamento das incandescentes comuns, essas lâmpadas possuem gases halógenos que, quando combinados à corrente térmica dentro da lâmpada, promovem as seguintes vantagens adicionais, em comparação às incandescentes comuns: luz mais brilhante e uniforme ao longo da vida; maior eficiênc ia energética que as incandescente s, ou seja, mais luz com potência menor ou igual (entre 15 e 25 lm/W); vida útil mais longa, variando entre 2000 e 6000 horas (devido ao ciclo regenerativo do halogênio). Inicialmente as primeiras gerações das lâmpadas halógenas tiveram sua aplicação mais restrita no uso em faróis de automóveis, projetores fotográficos e luzes de orientação das pistas de aeroportos. Hoje pela enorme variedade de lâmpadas halógenas disponíveis no mercado suas aplicações são inúmeras. c) Incandescentes halógenas dicróicas: O termo “dicróico” vem do refletor, ou seja, a lâmpada é Halógena, associada ao refletor dicróic o. Normalmente as pessoas se referem a “lâmpada dicróica”. Com as já mencionadas vantagens das halógenas normais, as halógenas dicróicas possuem um espelho refletor multifacetado dicróico que transmite na direção contrária ao foco (para trás da lâmpada) cerca de 60% da radiação infravermelha emitida. Por essa razão, são usadas para iluminação de destaque para quadros, vitrines e outros objetos sensíveis a incidência da radiação infravermelha. Existem hoje lâmpadas halóge nas de baixa tensão (12 V) e a tensão de rede (110 ou 220 V, tipo lapiseira ou palito e a halopar), com bulbo de quartzo, com ou sem filtragem, e ultravioleta. De Descarga A luz de uma lâmpada de descarga não é produzida pelo aquecimento de um filamento, mas pela excitação de um gás (um vapor de metal ou uma mistura de diversos gase s e vapores) dentro de um tubo de descarga. Para que isso aconteça é necessári a uma voltagem mínima - a voltagem de part ida. Todas as lâmpadas de descarga requerem uma maneira de controle ou estabilização da corrente através de um dispositivo chamado reator. a) Fluorescentes tubulares: As lâmpadas fluorescentes emitem luz pela passagem da corrente elétrica através de um gás. Esta descarga emite quase que totalmente radiação ultraviol eta (invisível ao olho humano) que, por sua vez, será convertida em l uz pelo pó que reveste a super fície interna do bulbo. É da composição deste pó fluorescente que resultam as mais diferentes alternativas de cor de luz adequadas a cada tipo de aplicação. É ele que determi na a qualidade e a quantidade de luz, além da eficiê ncia na reprodução da cor.

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Na primeira geração destas lâmpadas, atualmente denominadas convencionais, este pó er a de fósforo, razão pela qual as pessoas de mais idade conhe cem estas lâmpadas como “fosforescentes”. Estas lâmpadas tinham baixa reprodução de cor (de 60 a 70). Hoje a tecnologia dispõe de pó tri-fósforo, que permite uma maior e melhor reprodução das cores (em geral em torno de 85, mas podendo chegar a mais de 90). Essas lâmpadas são a clássica forma para uma iluminação econômica. São de alta eficiência e longa durabilidade o que viabilizou aplicação nas mais diversas áreas comerciais e industriais. Acendimentos muito frequentes encurtam a vida útil da lâmpada. A eficiência energética do conjunto depende da utilização dos equipamentos auxiliares adequados e com poucas perdas. Como mencionamos acima, existe atualmente no mercado uma nova geração de lâmpadas de maior eficiência que possuem tubos menores, revestidos com pós especiais, que garantem uma melhor reprodução de cores e redução no consumo de energia em torno de 20%. A utilização aparece em instalações comerciais, escritórios, oficinas, hospitais, escolas etc. As quatro famílias de lâmpadas fluorescentes tubulares são: Tipos: T12, T10, T8, T5 e T2 T8 - 16W, 18W,32 W, 36W, 58W (as conhecidas como energy savers) T5 - 14W, 28W, 54W e 80 W (as de última geração) Pó trifósforo revestindo o tubo ( T8 e T5) Eficiência energética - de 65 a 104 lm/W (32W - 73 a 95 lm/W ) IRC - 85% Várias tonalidades de cores- 3.000 K, 4.100 K, 5.000 K Vida útil: 7.500 h (T8), até 16.000 h (T5). As T8 são 10% mais econômicas que as convencionais. As T5 são 40%, se comparadas com as T10/12 e 20% em relação às T8.


Figura 4.22: Lâmpadas Fluorescentes. Fonte: SILVA, 2002, p.75.

b) Fluorescente compacta: Simples, dupla, tripla, flat, longa, circular. Podem reduzir até 80% do consumo de energia comparando-se à incandescente, mantendo o mesmo nível de iluminação, além de apresentar uma vida útil muito maior. Alguns modelos possuem reatores eletrônicos já incorporados, proporcionando grande economia, maior conforto e vida útil mais longa.

Tabela 4.1: Comparação de consumo energético de diversas lâmpadas. Fonte: Catálago Comercial, OSRAM (2010/2011).

c) Vapor metálico: desenvolvida por volta de 1965. Muito similar em construção à lâmpada de mercúrio tendo, porém, um melhoramento substancial na sua eficácia e reprodução de cor (acima de 90). Eficácia de 70 a mais de 90 lm/W. Necessita de uma voltagem maior do que a da rede para iniciar a descarga, e, portanto, deverá ser assistida por um dispositivo auxiliar de partida - o ignitor. Necessita também de reator. Exemplos de uso: iluminação de estádios e ginásios de esporte; uso público, estacionamentos. A nova geração de lâmpadas de vapor metálico tem enorme aplicação para iluminação interna e externa, inclusive fachadas. Podem apresentar bulbo de vidro comum, de quartzo e cerâmico, com e sem filtragem de UV. Temperaturas de cor de 3000 ºK e 4.000ºK, e vida útil entre 8 e 10 mil horas.

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d) Vapor de mercúrio de alta pressão: tem uma aparência branca azulada: radiação de energia na região visível do espectro nos comprimentos de onda de amarelo, verde e azul. Quando se aplica fósforo na camada interna do bulbo consegue-se também o vermelh o melhorando a reprodução de cores. Eficácia de 55 - 60 lm/W. Exemplos de uso: iluminação pública e industrial. e) Vapor de sódio de baixa pressão: tem radiação quase monocromática, na faixa do amarelo (570), alta eficácia luminosa (200 lm/W ) e longa vida. Uso público: auto-estradas, portos, pátios de manobra. f ) Vapor de sódio de alta pressão: irradia energia sobre uma grande parte do espectro visível (boa reprodução de cor). Eficácia de até 130 lm/W (tipo de lâmpada de maior rendimen to no mercado). Temperatura de cor em torno de 2100 ºK. Necessita de uma voltagem maior do que a da rede para iniciar a descarga e, portanto, deverá ser assistida por um dispositivo ignitor. Uso: iluminação ex terna e industrial com grandes alturas. g) Luz mista: tem tubo preenchido com gás e mais filamento de tungstênio. A radiação das duas fontes mistura-se harmoniosamente passando atr avés da camada de fósforo para dar uma luz branca difusa com aparência agradável. Não é necessário o uso de reator. Isto significa que as instalações e iluminação existentes com lâmpadas incandescentes podem ser facilmente modernizadas com as mistas que têm praticamente duas vezes a eficácia e quase seis vezes a vida útil daquelas, sem custos extras de fiação, reatores e luminárias (Philips - Manual de iluminação). As lâmpadas mistas, após a crise de energia de 2001, quando o governo federal aumentou muito o imposto de importaç ão destas lâmpadas, estão caindo em desuso, pois são menos econômicas do que outras alternativas de mercado, como é o caso das lâmpadas de vapor metálico e até a de sódio (no caso de aplicações para iluminação exter na). Não é uma lâmpada absolutamente econômica, mas intermediária (19 a 28 lm/W )só funcionam a 220 V. e apresentam a desvantagem de apagar com qualquer variaç ão de tensão, levando de 3 a 5 minutos para acender, o que proporciona desconforto. Leds Os LEDs são semi-condutores que convertem corrente elétrica em luz. Até pouco tempo os LEDs eram utilizados apenas como sinalizadores de equipamentos eletrônicos, como calculadoras, televisores, computadores, indicando se estavam ligados ou não. Seu fluxo luminoso era insuficiente para iluminação geral. Com o aumento do fluxo e descoberta da tecnologia para emissão de luz branca tornou-se possível sua utilização para substituir as lâmpadas tradicionais em muitos de seus usos.


O LED é um componente eletrônico semicondutor, mesma tecnologia utilizada nos chips dos computadores, que tem a propriedade de transformar energia elé trica em luz. Tal transformação é diferente da encontrada em lâmpadas convencionais que utilizam filamentos metálicos, radiação ultravioleta e descarga de gases, dentre outras coisas. • 1963 - invenção por Mick Holonyac somente na cor vermelha; • Fins dos anos 60 - LED de cor amarela; • 1975 LED de cor verde; • Somente nos anos 80, os LEDS conseguiram atingir níveis de intensidade luminosa que permitiram acelerar o processo de substituição de lâmpadas, principalmente da indústria automotiva; • Nos anos 90, o LED branco e de outras cores, cobrindo assim todo o espectro de cores. Porém, o fluxo luminoso era pequeno e os ângulos de emissão entre 8º e 30º; • Final dos anos 90 aparece o LUXEON, LED de 30 a 40 lúmens e ângulo de 110º. Hoje existem LEDs de até 120 lúmens (5W); LEDs - Vantagens: • Longa durabilidade; • Alta eficiência luminosa; • Variedade e controle dinâmico de cores; • Dimensões reduzidas; • Alta resistência a choques e vibrações; • Luz dirigida; • Sem radiação ultravioleta e infravermelha;

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• Baixo consumo de energia; • Pequena dissipação de calor; • Custo de manutenção reduzidos; • Baixa voltagem de operação; • Luz direta; • Ecologicamente correto. Utilização atual: • Comunicação visual: fachadas, backlighting, luminosos, avisos orientativos, etc.; • Sinais de tráfego: substituindo os obsoletos faróis por lâmpadas incandescentes ou halógenas; • Sancas na arquitetura de iluminação geral; • Marcação de caminhos em prédios e jardins, bem como cinemas, teatros e escadarias; • Na substituição de neon, que são de caríssima manutenção e perigosos por sua tensão e freqüência; • Vitrines; • Ambientes internos. Boa parte dos LEDs hoje apresentam temperatura de cor de 6000ºK e IRC 70, mas já temos LEDs com 3.200ºK e IRC de 90, adequados para iluminação de interiores. Hoje os LEDs são mais eficientes que as lâmpadas incandescentes e halógenas, porém menos eficientes que as fluorescentes e de descarga. A tendência é que daqui a 5, 10 ou 15 anos elas sejam mais eficientes do que qualquer outra fonte de luz artificial possível.


4.3.2 Luminárias Os requisitos básicos de uma luminária são: a - Proporcionar suporte e conexão elétrica à lâmpada ou às lâmpadas; b - Controlar e distribuir a luz da lâmpada; c - Ter um bom rendimento luminoso; d - Manter a temperatura de operação da lâmpada dentro dos limites estabelecidos; e - Facilitar a instalação e a conservação; f -Ter uma aparência agradável ( dado essencialmente subjetivo ); g - Ser economicamente viável; h - Proteger a lâmpada e o equipamento elétrico contra umidade e demais agentes atmosféricos. Para nós, o item mais importante é o segundo, na medida em que “controlar e distribuir a luz da lâmpada” relaciona-se diretamente com o sistema a ser escol hido, o que, como já vimos, significa dado fundamental para o resultado do desempenho do ambiente. É a par tir desse dado que se trabalha para projetar a iluminação ar tificial de qualquer local. Esse “controlar e distribuir a luz da lâmpada” pode ser substituído pela curva de distribuição da luminária dado essencial para qualquer projeto. Lâmpadas, Luminárias e Equipamentos Auxiliares: Luminária: abriga a lâmpada e direciona a luz Soquete: tem como função garantir fixação mecânica e a conexão elétrica da lâmpada Transformador: equipamento auxiliar cuja função é converter a tensão de rede (tensão primária) para outro valor de tensão (tensão secundária). Um único transformador poderá alimentar mais de uma lâmpada,

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desde que o somatório das potências de todas as lâmpadas a ele conectadas, não ultrapasse a potência máxima do mesmo. Reator: ligação entre a rede a as lâmpadas de descarga, cuja função é estabilizar a corrente através da mesma. Cada tipo de lâmpada requer um reator específico. Starter: elemento bimetálico cuja função é pré-aquecer os eletrodos das lâmpadas fluorescentes, bem como fornecer em conjunto com o reator eletromagnético convencional, um pulso de tensão necessário para o acendimento da mesma. Os reatores eletrônicos de par tida rápida não utilizam starter. Capacitor: acessório que tem como função corrigir o fator de potência de um sistema que utiliza reator magnético. Da mesma forma que para cada lâmpada de descarga existe seu reator específico, existe também um capacitor específico para cada reator. Dimerizadores (Dimmers): tem como função variar a intensidade da luz de acordo com a necessidade. Sensores de Presença: tem como função principal ligar e desligar a instalação de acordo com a presença ou ausência do usuário.

4.4 Sistemas de iluminação Para denir os sistemas de iluminação precisamos responder basicamente a três perguntas: 1a. Como a luz está distribuída pelo ambiente? 2a. Como a luminária distribui a luz? 3a. Qual é a ambientação que queremos dar com a luz a este ambiente? Pelas indagações acima, vemos que, qualquer que seja o sistem a adotado, ele deverá sempre ser escolhido de uma forma intimamente ligada à função a ser exercida no local.

4.4.1 Sistemas principais Os sistemas de iluminação são classificados de duas maneiras:


1ª - A primeira classificação dos sistemas se faz de acordo com a forma que as luminárias são distribuídas pelo ambiente e com os efeitos produzidos no plano de trabalho. Esta primeira c lassificação também é conhecida como Sistema Principal. Nela, os sistemas de iluminação proporcionam: a) Iluminação geral: distribuição aproximadame nte regular das luminárias pelo teto; iluminação horizontal de um certo nível médio; uniformidade. Apresenta a vantagem de que a iluminação é independente da situação dos locais de trabalho (permitindo, portanto, uma maior flexibilidade na disposiç ão interna do ambiente - layout). Não atende às necessidades específicas de locais que requerem níveis de iluminância mais elevados. É o que mais correntemente se emprega em grandes escritórios, oficinas, salas de aula, fábricas, supermercados, grandes magazines, etc. (Ver figura 4.23) Sua maior desvantagem é o grande consumo de energia, pois se tem a mesma iluminância em todos os pontos do espaço, mesmo naqueles nos quais se pode admitir valores menores, além de não levar em consideração necessidades individuais. As luminárias são distribuídas no espaço de forma homogênea. Podemos obter a luz geral através de luz direta, indireta, semi-direta, através de luminárias embutidas, sobrepostas, pendentes, forro luminoso, sancas, etc. Algumas situações podem desfavorecer o controle do ofuscamento pela visão direta da fonte.

Figura 4.23: Iluminação Geral. Fonte: Westinghouse Eletric Corporation. Manual del Alumbrado, 1952.

b) Iluminação localizada: concentr a-se as luminárias em locais de principal interesse. Exemplo: este tipo de iluminação é útil para áreas restritas de trabalho em fábrica. Tanto para a iluminação localizada como para a local, que muitas vezes destinam-se a proporcionar altos níveis de iluminação (1.000-2000 lux), precisaremos necessariamente de um sistema de ventilação integrado à luminária, tanto para reduzir o calor do ambiente como para assegurar uma maior efciência para as ontes de luz. 12

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As luminárias devem ser instaladas suficientemente altas para cobrir as super fícies adjacentes, possibilitando altos níveis de iluminância sobre o plano de trabalho12, ao mesmo tempo em que asseguram uma iluminação geral suficiente para eliminar fortes contrastes. Sua grande vantagem é a economia de energia, pois iluminam onde realmente a l uz é necessária, e podem ser posicionadas de tal forma a evitar ofuscamentos, sombras indesejáveis e reflexões veladoras, além de considerar as necessidades individuais; sua grande desvantagem é que devem ser reposicionadas com as mudanças de layout. Para atividades laborativas necessita de complementação através do sistema geral para controle da uniformidade de luz pelo local. Para outras situações, não é necessário.

Figura 4.24: Iluminação Localizada. Fonte: Westinghouse Eletric Corporation. Ma nual del Alumbrado, 1952.

c) Iluminação local: luminár ias localizadas perto da tarefa visual. Ilumina-se uma área muito pequena. Deve ser complementada por outro tipo de iluminação. Apresenta menor flexibilidade na alteração da disposição dos planos de trabalho, figura 4.25.

Figura 4.25: Iluminação local. Fonte: Westinghouse Eletric Corporation. Ma nual del Alumbrado, 1952.

A luz local é obtida com o posicionamento de downlighters estritamente nas áreas de trabalho, oferecendo um alto iluminamento com controle individual, inclusive de ofuscamento.


Para complementar a luz local tem-se luz geral com um nível mínimo de 20% da luz local. Esse partido é particularmente recomendado quando se necessita de iluminâncias altas, por volta de 1.000 lux ou mais. É a estratégia de iluminação fundamental para iluminação de destaque, por exemplo. 2ª - A segunda classificação dos sistemas de iluminação se dá de acordo com a forma pela qual o fluxo luminoso é irradiado pela luminár ia, ou, mais precisamente, de acordo com a quantidade do fluxo luminoso irradiado para cima e para baixo do plano horizontal e da luminária (e/ou lâmpada). Essa primeira classificação obedece ao esquema abaixo:

Figura 4.26: Classiicação das luminárias segundo a radiação do luxo luminoso. Fonte: IES Lighting Handbook.1995.

Muitos autores classificam os sistemas simplesmente por: direto, indireto e direto-indireto (compreendendo, (compreendendo, nesse último caso, as classificações intermediárias). No sistema direto, praticamente pratica mente toda a luz converge diretamente sob re o plano de trabalho. Os aparelhos são colocados contra o teto, podendo ser embutidos. O teto e as paredes recebem quantidade reduzida de luz. A distribuição do facho de luz (concentrado ou aber to) varia de acordo com o desenho da luminária e lâmpada. Se nos sistemas de iluminação indireto e direto-indireto, a grande claridade no teto é importante para a correta distribuição da luz e também para o nível de iluminância resultante no plano de trabalho, no sistema direto poderá acontecer que o teto fique escuro demais porque somente receberá luz refletida e, em consequência, um contraste excessivo entre ele e a fonte de luz poderá ocorrer. Pintando-se o teto de branco ou de cor bem clara, ajudar-se-á a reduzir tais contrastes.

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Devemos tomar cuidado para evitar o ofuscamento quando da utilização desse sistema, o que pode ser conseguido se distribuirmos corretamente o número de luminárias na área que dispomos, além de adotarmos elementos de controle diretamente nas luminárias. Pelo fato de poder ocorrer ofuscamento devido à excessiva luminância, um cuidadoso estudo deve ser feito em relação às características de distribuição e luminância das luminárias. As superfícies do local com alta refletância são impor tantes para proporcionar a correta relação de luminâncias. O coeficiente de utilização aproximado neste tipo de sistema em salas grandes, com lâmpadas fluorescentes abertas com aletas, é de 30% a 35%. As cores das paredes e do teto não afetam consideravelmente o coeficiente de utilização. A lâmpada fluorescente de 32 watts com temperatura de cor superior a 4.000 ºK é a mais indicada para iluminação desse gênero, apresentando um bom rendimento luminoso e sendo a sua cor mais adequada para níveis em consideração consideração.. Na prática, os sistemas de iluminaç ão totalmente direto dificilmente são encontr ados e desejados, pois por si só não propiciam uma boa comodidade ao usuário devido às grandes diferenças de luminâncias entre o local de trabalho e o entorno, figura 4.27.

Figura 4.27: Sistema Direto. Fonte: Westinghouse Eletric Corporation. Manual del Alumbrado, 1952.

A Iluminação direcional, ou seja, quando a luz provém predominantemente de uma direção preferida, é o sistema utilizado para: • Iluminação de ênfase ou destaque; • Iluminação de superfícies que funcionam como fontes de luz secundárias (iluminação indireta), ou seja, como estratégia de luz de efeito. Sobre ambas falaremos mais no final deste capítulo.


Na iluminação indireta toda luz é refletida antes de chegar ao plano de trabalho. O sistema, na forma mais simples, usa o teto inteiro como superfíc ie de reflexão e, abaixo dele, as lâmpadas são instaladas, por exemplo, em sancas, figura 4.28.

Figura 4.28: Sistema Indireto. Fonte: Westinghouse Eletric Corporation. Manual del Alumbrado, 1952.

É importante colocar mos as luminárias a uma certa distância do teto, para obtermos uma uniformidade da luminância do teto sem excessivas concentrações de luz no entorno imediato às luminárias. Em grandes locais, a distribuição da luz não é satisfatória. As paredes também recebem rece bem grande quantidade de luz. Em salas grandes as paredes não afetam apre ciavelmente o coeficiente de utilização, por essa razão, poderão ser pintadas em cores mais escuras. O teto, entretanto, deve permanecer claro. A iluminação é inteiramente difusa e induz à sonolência. Todos Todos os objetos nas salas assim iluminadas parecem ter perdido a sua forma porque praticamente não existem sombras. O coeficiente de utilização, no sistema geral, é baixo em salas grandes e sob condições favoráveis pode atingir 20% a 25%, desde que o teto seja branco. No sistema semi-indireto, parte da luz é dirigida sobre o plano de utilização e parte é refletida contra o teto e as paredes. As lâmpadas são instaladas em aparelhos que permitem a emissão da luz para cima e para baixo. A proporção entre as quantidades de luz para baixo, para cima e para horizontal, depende do modelo da luminária. O plano de trabalho, o teto e as paredes, nesse sistema, recebem uma grande quantidade de luz direta. O tratamento das cores nessas superfícies é impor tante. No semi-indireto, semi-indireto, o teto é utilizado como principal fonte de luz, figura 4.29.

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No sistema semi-direto (figura 4.30), devido ao fato de que a maior par te da luz chega diretamente ao plano de trabalho, sombras são frequentes e torna-se mais fác il ocorrer reflexões indesejáveis. Ambas, sombras13 e reflexões, devem ser minimizadas pelo próprio proje to de iluminação, de tal forma que, em qualquer plano de trabalho, a luz chegue de muitas direções. O uso de fontes não tão pontuais ajuda muito a conseguirmos esse efeito mencionado. O coeficiente de utilização de um sistema direto-indireto é razoável. Em salas grandes pode-se esperar uma percentagem de 25% a 35%, dependendo parcialm ente da cor do teto. Tal Tal sistema é o mais adequado para locais de trabalho.

Figura 4.29: Sistema semi- indireto. Fonte: Westinghouse Eletric Corporation. Manual del Alumbrado, 1952.

Figura 4.30: Sistema semi-direto. Fonte: Westinghouse Eletric Corporation. Manual del Alumbrado, 1952.

4.4.2 Sistemas secundários Normalmente quando temos um projeto de iluminação em mãos, dividimos em sistema principal, aquele que resolverá as necessidades funcionais, e em sistema secundário, que dará mais ênfase à “personalidade” do espaço, a sua “ambientação” “ambientação” por meio da luz (numa abordagem mais criativa, livre e não tão “funcional”). A tabela 4.2, a seguir esclarece um pouco mais esta abordagem.

Evidentemente que se reere a tareas visuais mais precisas, como atividades de ler e escrever, e não em locais de estar ou Evidentemente lazer,, onde a presença dessas sombras poderiam ter grande importância para a confguração do próprio espaço. lazer 13


Tabela 4.2: Sistemas principais e sistemas secundários de iluminação. Fonte: Arquivo pessoal.

Cada um dos sistemas secundários é descrito a seguir: Luz de destaque: Coloca-se ênfase em determinados aspectos do interior arquitetônico, arquitetônico, como um objeto ou uma superfície, chamando a atenção do olhar. Geralmente esse efeito é obtido com o uso de spots, criando-se uma diferença de 3X, 5X ou até 10X a luz geral ambiente. Este efeito pode ser obtido também posicionando a fonte de luz muito próximo à superfície a ser iluminada, ressaltando, por exemplo, paredes, objetos, gôndolas, displays, etc. Luz de efeito: Enquanto na luz de destaque procura-se destacar algo, aqui o objeto de interesse é a própria luz: jogos de fachos de luz nas paredes, contrastes de luz e sombra, etc. Luz decorativa: Aqui não é o efeito de luz que é impor tante, mas o objeto que produz a luz. Ex: Lustres antigos, arandelas coloniais, velas, velas, luminárias de neon, criam uma área de interesse no ambiente, porém não conseguem iluminá-lo. Modulação de intensidade: É a possibilidade de aumentar ou diminuir a intensidade das várias luminárias, modificando com isso a percepção ambiental. Luz arquitetônica: É posicionar a luz dentro de elementos arquitetônicos do espaç o, como cornijas, sancas, etc. Deve-se tomar cuidado c uidado com esse termo, pois toda a luz deve ser p or definição arquitetônica, isto é, em perfeita integração com a arquitetura. Nesse caso, se está apenas escolhendo elementos arquitetônicos arquitetônicos para servirem de suporte à luz.

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5 PERCEPÇÃO E CONFORTO VISUAL “Os espaços são dispostos com o prazer da luz na mente” – Luis Barragan

Figura 5.0: Título. Fonte: Catálogo Comercial.

5.1 Introdução O arquiteto projeta para o homem e, portanto, deve ter como seu objetivo maior o bem-estar dos indivíduos, no seu sentido mais amplo, ou seja, atingir o conforto psicofísico e social 14 daqueles que usam o espaço que ele propõe. O conforto é função da relação que o homem estabelece com seu meio-ambiente, relação esta que é dependente daquilo que o meio possibilita ao indivíduo em termos de luz, som, calor, uso do espaço e das experiências próprias de cada pessoa experiências que, por sua vez vão também orientar suas respostas aos estímulos recebidos, suas necessidades e aspirações 15. As bases das relações entre homem/am biente residem muito no campo da psicofisiologia, que vai orient ar o arquiteto com relação aos principais problemas da percepção humana para estabelecer necessidades e possibilitar as respostas mais adequadas, através de nossa intervenção no meio ambiente. Deve, portanto, existir sempre um contato muito estreito entre ambos os profissionais, para que os estudos realizados possam ser orientados da forma mais correta e seus resultados operacionalizados através da atuação concreta do projetar.

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Dentro da conceituação proposta pela Organização Mundial da Saúde.

O estímulo pode ser medido, mensurado por instrumentos, enquanto que a sensação não. Esta última é o próprio sentido que, portanto, só pode ser expressa por aqueles que têm. 15

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Quando determinamos o nível de iluminação, a temperatura, e o nível de ruído, estamos medindo o estímulo e não a sensação. Esta vai estar ligada à experiência individual de cada um. As leis da psicofisiologia dizem respeito exatamente à relação entre as sensações humanas e os estímulos físicos. Apesar da grande importância que tem o conforto para a Arquitetura e, dentro dele, os aspectos ligados à percepção e exigências humanas, vemos que muito pouca atenção tem sido dada a eles, principalmente aos aspectos psicofísico-sensoriais. Temos que nos preocupar, em qualquer projeto, com a relação existente entre Homem-Função-Espaço, ou seja, com as características de cada função e o modo como o Homem a realiza após percebê-la. Quando projetamos um edifício, nós raramente nos preocupamos com a reação da mente humana.

5.1.1 A unção Sempre que o arquiteto vai projetar, seu primeiro passo diz respeito ao programa a ser cumprido. É feito normalmente um estudo “detalhado” das características da função para a qual ele está projetando o edifício. Porém, a função sempre é analisada do ponto de vista estritamente pragmático, ou seja, como o homem realiza a atividade no seu aspecto físico-operativo. Entretanto, nunca é analisada de que maneira ele percebe seu entorno, o que o estimula ou não a realizá-la; que aspectos psicofisiológicos devam ser considerados para que possamos criar um espaço que corresponda às expectativas e necessidades de quem vai usá-lo. Em relação à Iluminação muito poderia ser feito.

5.1.2 Iluminação O objetivo de qualquer iluminação é proporcionar o ótimo desempenho de uma tarefa visual, seja ela qual for. Isso não signica, necessariamente, que esse “ótimo desempenho da tarefa” esteja diretamente ligado ao conceito de produtividade ditado pelo sistema de produção capitalista. Apesar disso, foi essa a visão que favoreceu o grande desenvolvimento da iluminação tanto natural como articial, principalmente a partir da 2ª Guerra Mundial16.

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Com relação a isso ver itens 1.1 e 5.5.


Figura 5.1: Atividade industrial - tipicamente com enoque produtivo. Fonte: Arqto.Nelson Solano.

Figura 5.2: Biblioteca - atividade tipicamente com enoque produtivo. Fonte: Arqto.Nelson Solano.

O conceito de “correto desempenho” também deve ser ampliado às tarefas que nada tem de “produtivo”, como, por exemplo, o próprio lazer ou o culto religioso. Se assim o fizermos, veremos que critérios de dese nho, hoje tidos como universais, serão encarados de maneira diversa, mais flexível, do que o são hoje. Isso é muito claro quando analisamos os critérios de uniformidade, contrastes de luminância e cores.

Figura 5.3: Catedral da Sé - São Paulo. Fonte: Arqto.Nelson Solano.

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Figura 5.4: Notre-Dame em Paris - a relação com o divino pede outra concepção de luz. Fonte: Arqto.Nelson Solano.

Evidentemente, toda construção começa de baixo, de seus apoios e princípios fundamentais e, portanto, quando encaramos a Iluminação não só como ferramenta indispens ável da produção, mas também como meio de se fazer da arquitetura ar te, novos rumos mostram-se a nossa frente - caminhos que até hoje foram muito pouco trilhados, caminhos muitas vezes sem regras a não ser a emoção e a sensibilidade. Existe, logicamente, uma série de fatores que devem ser respeitados na realização de qualquer tarefa visual, alguns pontos fundamentais na relação entre homem/meio ambiente. Poderíamos relacioná-los sinteticamente assim: • A vista e a visão; • A tarefa visual que o indivíduo vai desenvolver; • Campo visual do homem; • Nível de iluminação; • Luminância e contrastes; • Perturbações visuais - o ofuscamento. Sigamos, portanto, esta ordem. Comecemos com nosso órgão receptor dos estímulos visuais - o Olho Humano.


5.2 Percepção do espaço17 “A área que envolve exigências humanas requer cuidados especiais na sua análise, pois envolve variáveis complexas e ainda não completamente conhecidas de psicólogos ou sociólogos” 18. A arquitetura, assim como o urbanismo, tem como centro de suas preocupações o Homem, seja no seu conceito de ser individual ou considerando-o como ser essencialmente social. Portanto, em se tratando de uma avaliação de ambas as áreas, tem-se, quase que necessariamente, que considerar dois aspectos fundamentais: o objetivo e o subjetivo. O aspecto objetivo poderia ser medido, por exemplo, através das necessidades biológicas mensuráveis do homem em relação à construção (níveis de conforto), ou pelo lado técnico-construtivo, enfim pelos aspectos pragmáticos ligados a essa área. Já o lado subjetivo não é mensurável em termos quantitativos. É normalmente mais complexo. As áreas do conhecimento ligadas ao problema da percepção do espaço são relativamente pouco pes quisadas, sejam elas dentro do campo da psicologia, sociologia, etiologia (disciplina biológica que estuda os costumes e as adaptações dos animais nos ambientes), antropologia etc. E dentro das faculdades de arquitetura e urbanismo vemos que não existe uma preocupação muito grande com a área de percepção, o que demonstra uma de suas contradições, pois pela relação direta existente entre Arquitetura - Urbanismo – Homem percebemos que é importante a compreensão dos problemas referentes ao modo como o indivíduo percebe o espaço que o rodeia. O Arquiteto é o único profissional que trabalha com o vazio - o espaço. “Muitas vezes o homem reage, se não independente da vontade do arquiteto e urbanista, pelo menos de uma forma distinta da que eles prevêem” 19. Moles (1976) trata da problemática - a percepção e utilização pelo homem do espaço, numa concepção sociológica - de uma forma bem am pla. Tenta chegar através da caracterização da sociedade e do homem como indivíduo (unidade componente do todo) à forma pela qual esse homem vai participar da vida social, ou seja, de que forma ele vai sentir e usar o espaço que é seu. Para tanto, lança algumas características do comportamento humano que poderiam ser chamadas de “bases-justificativas” dos conceitos que desenvolve nesse seu trabalho. Esse texto se desenvolve sobre o trabalho publicado na revista SUMMA, nº 105 out. 76, “Los caparazones del Hombre” Abrahan A. Moles diretor do Instituto de Psicologia Social de Estrasburgo. 17

18 19

LIPAI, Alexandre: “Tendência e Conitos. Avaliação de Desempenho”, 1976. Moles, Abrahan A., op.cit.

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Ainda, segundo Moles (1976), o homem “é um ser contraditório. Da contradição nasce a criação; da oposição ao mundo surge outro mundo: só se constrói opondo-se . Único rol da filosofia dialét ica tem sido o de formular esta oposição fundamental e que abarca, inclusive, os sistemas de pensamento.” O homem constrói sobre a base de oposiçõe s: as formas que realiza só existem p or oposição com o fundo, o interior por oposição ao exterior, o vazio ao cheio, a concentração frente ao isolamento. A primeira observação que nos sugere uma psicologia urbana é, portanto, uma teoria dos contrastes, necessários para uma dinâmica vital. Para confirmar essa dialétic a, o Homem lança mão da parede, do muro (e também da Arquitetura), da fronteira, densa, opaca, que estabelece uma espécie de distância concentrada. O muro é uma concentração da distância, na medida em que a distância debilita, reduz, elimina, proíbe. Moles (1976) afirma que os problemas da Arquitetura estão mal formulados no campo sociológico e que o urbanismo parece mais uma secreção de um passado fragmentado que uma doutrina integrada. Deixa claro que no que tange ao como inter vir (técnica e tecnologia), nossa sociedade atual tem amplas possibilidades de responder aos desafios que lhe são impostos. Define a sociedade moderna como uma sociedade tecnológica (ao mesmo tempo agente e paciente de um processo violento de industrialização), em vias de condensação (tendência mundial à gradativa urbanização) e de um automatismo cada vez mais acentuado (futuro da sociedade industrial). Esta análise propõe que a sociedade contemporânea seja estudada através do que chama de “teoremas de evolução”: 1º mudamos o que não gostamos. 2º o faremos melhor da próxima vez. 3º a matéria e sua medida, o dinheiro, são secundários frente ao custo do tempo 20, medido pelo esforçotempo, novas unidades da sociologia. Na evolução da sociedade, como ele a vê, o mundo seria defnido pelo valor do tempo. Como ele mesmo o chama: quarta dimensão. O tempo, como um elemento essencial para se sentir o real valor e mensagem do espaço em suas várias d imensões,é algo já mencionado por Gordon Cullen ( “El paisage urbano “) e Y.Achihara (“Exterior Design in Architecture “). O tempo é algo que a natureza traz como parte inseparável de seu modo de ser. É também com ele, representada pelas mudanças da luz no dia, das estações do ano, do clima, que a Arquitetura se concretiza. Tempo-movimento. Ronchamp - Le Corbusier. 20


Dentro de uma retrospectiva histórica, afirma que o espaço estava antigamente submetido ao conceito de uma moral agrária (Idade Média), o que lhe dava uma conotação predominante mente estática. A moral industrial, segundo a qual vivemos, busca seus valores criadores na evolução. Porém, esta já está em vias de desaparecer ante a moral da automação, que propõe a destruição criadora (renovação): “a tudo até a construção; impossível const ruir sem destruir em um universo conce ntrado, e saturado”. O volume urbano está definido pela concentração. A cidade nasce da concentração no espaço e no tempo. A concentração sempre tem significado socialização. A vida no espaço, se concentrada, lhe oferece de forma permanente a possibilidade de socializar-se”21 . A questão fundamental que se pleiteia aos modeladores do espaço urbano é se a moral industrial cederá seu lugar a uma moral da automação e de tempo livre, na qual o indivíduo será senhor e dono da sociedade em lugar de fazer-se possuir por ela. O autor responde afirmativam ente, dizendo que viver em sociedade significará, cada vez mais, poder viver fora dela; significará a alternânc ia temporal de concentraç ão e dispersão. Qual seria, então, a natureza das “envolventes” que o homem constrói ao seu redor e que repres entam, em uma psicologia social profunda, bastante ignorada pelos ur banistas, os vetores de sua apropriação do espaço? Moles diz que essas esferas (envolventes) seriam passíveis de serem divididas em 6 grupos, pelos seus raios de ação e dos valores psicológicos ligados a cada uma delas: a esfera de gesto imediato (espaço que contém os objetos que nos rodeiam, bem próximo de nós); a esfera da apropriação pessoal (a casa); a da espontaneidade (que para os urbanistas corresponderia ao bairro-espaço, delimitado pela distância máxima de acesso sem esforço); mais além do bairro, a cidade; mais além ainda, a região; e finalmente, a zona de viagem e exploração, o desconhecido mais ou menos conhecido, o novo. Eventualmente pode ser a nação22. A emergência, na sociedade contemporânea, de uma nova valor ização do tempo que vem a competi r com o espaço, a subjetivação do tempo livre, do ócio, em relação com o tempo disponível, vem a modifiQuando o autor diz que o volume urbano está defnido pela concentração, que a cidade nasce dela, no espaço e no tempo, e que ela sempre tem signifcado socialização, pergunto se essa concentração por sua vez, não poderia atingir um determinado estágio, que passaria a se opor violentamente, e sociologicamente alando, ao caráter de individualidade próprio do ser humano. Essa oposição poderia causar uma distorção tanto nos seus valores morais e sociais como também na orma pela qual o indivíduo encara o espaço-concentração que o rodeia. 22 “O bairro, a cidade, a região, a nação - temos valores psicológicos ligados a cada um deles. Sua série regular tem sido proundamente perturbada pela existência do automóvel, por meio da relação tempo-distância (espaço)”. Como exemplo certos autores defnem espacialmente a cidade pela área que se consegue cruzar a uma determinada velocidade. 21

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car profundamente nossa imagem de urbanismo. O tempo, o mesmo que o espaço, aparece então como um sistema de cheios e vazios. Moles chega a dizer que existe, por tanto, a necessidade de uma definição quadrimensional do urbanismo: a apropriação pelo homem de lugares no espaço-tempo. “Não existe uma teoria da dialética de liberdade do espaço. Na vida moderna, as paredes temporais são elásticas e marginais, em oposição às que limitam os volumes habitacionais: os tempos de mudança do Homem urbano que oscila desde seu lugar de tr abalho até seu lugar de vida autônoma representam as paredes. É necessário, pois, formular uma teoria dos lugares no espaço-tempo, em função da percepção própria de sua tipologia, preocupando-se com os sistemas conectados (socialização) e os sistemas fechados (privatização e reclusão do indivíduo no seu mundo particular)” (Moles, 1976). Talvez o correto entendimento dos problem as da percepção do espaço seja um dos maiores desafios da Arquitetura, mesmo porque esta está na dependência de outros fatores, como, segundo Abrahan Moles (1976), a própria sociedade com seus valores mutáveis no tempo e espaço. Mas existem outras visões sobre o problema da percepção do espaço, provenientes de outros grupos de estudiosos do assunto que tentam lançar novas luzes que o possam esclarecer melhor. Existem algumas teorias de percepção como, por exemplo, a estruturalista, que tentam explicar através da psicofísica sensorial (estudos dos sentidos humanos) de que maneira os est ímulos simples produzem sensações. A teori a gestáltica procura mecanismos fisiológicos para explicar a visão do mundo. Edward T. Hall 23, um dos profissionais que mais tem se preocupado com o problema da percepç ão do espaço, é adepto da proxêmica, uma teoria, um enfoque antropológico do uso do espaço. “A tese colocada pela proxêmica considera impossível julgar a realidade sob qualquer aspecto, se não houver correspondência com os diversos modelos culturais. A proxêmica assume um campo de estudo complexo que envolve, inclusive, campos interdisciplinares, como a antropologia, a ecologia, a etnologia, a sociologia, onde a semiótica, como ciência geral dos signos, constitui o elemento de ligação dos vários campos (HALL, 2005). Segundo Hall (2005), “pessoas pertencentes a grupos étnicos diversos respondem diferentemente à aglomeração, porque não perce bem o espaço da mesma manei ra”. Para ele, a estrutura não visível da cultu ra é uma das características mais ignoradas da vida do século XX. Hall (2005) faz indagações sobre os vários meios 23

HaLL, Edward T. : “La dimension oculta”, colección Nuevo Urbanismo, Madrid, 1978.


utilizados pelo homem na percepção do espaço e afirma que, conforme os diferentes receptores sensoriais humanos empenhados na percepção, diferenciam-se espaços qualitativamente diversos: o espaço visual, o auditivo, o olfativo, o térmico e o espaço equilíbrio 24. A antropologia nos fornece contribuições importantes com respeito aos três níveis de manifestação dos indivíduos: o “infra-cultural” (de natureza biológica), o “pré-cultural” (de natureza fisiológica) e o “microcultural” (de natureza cultural propriamente dita). Esses três níveis fazem parte da proxêmica. Com esse novo aspecto lançado na questão, ou seja, a cultura, voltemos às ideias lançadas por Moles (197 6). Definindo a sociedade contemporânea como sendo tecnológica, afirma que de sua moral industrial ela busca seus valores criadores na evolução, com seu futuro na automação. De certa forma, com essa afi rmação, Moles justifica um modo de viver futuro, portanto, um usar e precisar do espaço que tem cer tas características (medidas pelo valor do tempo na alternância temporal de concentração e dispersão). A questão que levantamos é se, dentro do aspecto “cultura e desenvolvimento”, essa tese seria válida para todos os países. A sociedade na sua dinâmica e evolução separa e discrimina, ao invés de unificar e homogeneizar os “padrões sociais” dela própria.

5.3 O olho Luz é a energia radiante medida segundo sua capacidade de produzir sensações luminosas e visuais25. O olho humano é o receptor dessa energia radiante. Vejamos, portanto, como o olho funciona dentro desse princíp io. A retina, um delicado tecido nervoso, é formada de elementos fotorrecept ores que são os cones e bastonetes (órgãos realmente sensíveis à luz) nos quais se realiza a transformação da energia luminosa em impulsos nervosos ao cérebro. Isso é possível devido a um mecanismo eletroquímico na retina que faz com q ue esses agentes fotorreceptores gerem impulsos nervosos quando expostos à luz, figura 5.6.

24 25

LIPAI, Alexandre, : “Tendências e Conitos. Avaliação de Desempenho”, 1976. Onete Gil, Virgílio: Fundamentos del Alumbrado Artifcial, pág. 10

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Figura 5.5: O olho. Fonte:Catálogo Comercia OSRAN (2010/2011).

É na retina que se forma a imagem visual invertida. Esta imagem chega até o cérebro pelo nervo óptico e lá sofre a reinversão, sendo interpretada corretamente. A imagem de um objeto chega invertida na retina porque ela é vista através de uma lente biconvexa - o cristalino do olho.

Figura 5.6: Funcionamento do olho humano. Fonte: Oñete Gil, Virgílio: Fundamentos del Alumbrado Artiicial.

A retina possui zonas concêntri cas de sensibilidade de acordo com o campo visual projetado pelas lente s.


Para se ver com maior nitidez a imagem de um objeto, tem-se que olhá-lo de tal maneira que os raios luminosos procedentes dele convirjam exatamente sobre a retina, na fóvea central que é adaptada para a percepção de pequenos detalhes e cores de uma pequena parte do campo visual - 2 º - ou seja, uma palavra na página de um livro a uma distância normal de leitura (+ 40 cm). Existem diferenças marcantes entre dois elementos principais da retina - os cones e bastonetes - a saber: Os bastonetes são muito sensíveis à luz e quase insensíveis às cores, enquanto que os cones são muito sensíveis às cores e quase insensíveis à luz. Disso conclui-se que a missão dos bastonetes é perceber a maior ou menor claridade com que estão iluminados os objetos e a dos cones a de apreciar as cores destes25. Além disso, os bastonetes são muito mais lentos em sua ação que os cones. Na luz do dia ou com suficiente luz artificial clara, inter vêm os cones e bastonetes, enquanto que à noite só trabalham os bastonetes. Portanto, à noite, nossa sensibilidade às cores diminui enormemente. Os bastonetes atuando sozinhos são insensíveis à cor; quando isso acontece, ficamos sensíveis somente às relações entre claro e escuro. Os bastonetes são muitas vezes sensíveis à faixa azul do aspecto visual quando de baixos níveis de iluminância (portanto, à noite). É devido a esse fato que nossa percepção das cores sofre um desvio na curva da visibilidade26, como mostra a figura 5.7.

Figura 5.7: Sensibilidade visual às cores. Fonte: OSRAM, Manual Iluminação: Conceitos e Projetos (2010).

(a) curva a - baseada sobre os níveis normais de visão durante o dia, visão determinada principalmente pelos cones da retina- visão fotóptica. (b) curva b - baseada sobre os níveis de iluminação durante a noite, visão determinada principalmente pelos bastonetes - visão estocópica. 25

Manual Osram, pág.57

26

Características denominada “Eeito Purkinje”

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5.3.1 Propriedades do olho O olho humano apresenta as seguintes propriedades: 1 - Seletividade - a retina não é sensível a todas as radiações. As que são capazes de produzir sensação visual são as que estão entre 0,380 e 0,780 microns, (= 10-4 cm) além disso o olho responde a variações dentro dessa faixa. 2 - Maior e menor Sensibilidade - a maior sensib ilidade do olho está no comprimen to de onda que corresponde a 0,550 microns (amarelo-esverdeado), e a menor para as cores roxo e violeta (extremos do espectro). (vide fig.5.7) 3 - Percepção das cores - a capacidade de percepção de cores é uma característica de seletividade do olho - é a sensação causada pelos distintos comp rimentos de onda entre 0,38μm a 0,78μm. A cor é, portan to, uma característica da sensação. Esta sensação cromática está variavelmente relacionada com o comprimento de onda, da seguinte forma: Comprimento de onda correspondente às cores puras (μm).

Comprimento de onda correspondente aos matizes intermediários (μm).

roxo28

0,631

roxo29

de 0,76 a 0,63

alaranjado amarelo

0,618 0,582

alaranjado amarelo

de 0,63 a 0,59 de 0,59 a 0,55

verde

0,531

verde

de 0,55 a 0,49

azul

0,478

azul

de 0,49 a 0,45

violeta

0,43

violeta

de 0,45 a 0,38

Tabela 5.1: Percepção de cores de acordo com os comprimentos de onda. Fonte: MANUAL OSRAM, s/d.

4 - Acomodação - capacidade que o olho tem de ajustar-se às diferentes distâncias dos objetos e obter desta forma uma imagem nítida na retina. Este ajuste efetua-se variando a curvatura do cristalino e com ele a distância focal por contração ou distensão dos músculos ciliares30. Quando os objetos são dispostos a uma distância maior do olho, a visibilidade é, consequentemente, reduzida. Não obstante, a visibilidade pode ser decididamente melhorada aumentando-se o nível de iluminação. 28

Manual Osram, pág. 57

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Características denominada “Eeito Purkinje”

30

Oñete Gil, Virgílio. op.cit. 1, pág.62


As distâncias de visibilidade de um objeto, sob diversos níveis de iluminação, é apresentada pela tabela a seguir:

Tabela 5.2: Distância de visibilidade. Fonte: Aloy Flo, 1943.

5 - Acuidade - capacidade que o olho tem de reconhecer com nitidez e precisão os objetos; a habilidade do olho de ver detalhes. Normalm ente, é definida como um valor que expressa a proporção entre o taman ho do detalhe crítico da tarefa e a distância desta até o olho. É função não só do contraste entre o objeto e seu entorno imediato, mas também do seu tamanho, da distância da qual ele é visto, do tempo de visão, da composição espectral da luz, do nível de iluminação e da presença ou não de perturbações no campo visual. 6 - Cores: a sensibilidade dos olhos para as cores pressupõe também uma sensibilidade na percepção de diferentes luminosidades dessas mesmas cores. “Se cada uma das radiações que contém a luz branca chegasse ao olho separadamente, este as captaria em suas diversas cores com distintas intensidades, devido ao fato de que a sensibilidade dos cones da retina é diferente para cada cor31” (Aloy Flo, 1943AUTOR, dat a) 7 - Adaptação: a característica dominante da visão humana é a adaptação. É a capacidade que o olho tem de ajustar-se automaticamente às diferentes luminâncias dos objetos. Isso acontece através da abertura e fechamento da pupila. A adaptação do olho à luz e às cores é um processo fisiológico altamente com plexo. O que nós vemos depende não somente da qualidade física de luz ou da cor presente, mas também do estado de nossos olhos na hora da visão e da quantidade de experiência visual que nós temos que lançar mão para nos ajustar no nosso julgamento32. 31

Oñete Gil, Virgílio, “Fundamentos del Alambrado Artifcial, pág.64

32

Hopkinson, R.G.

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Quando passamos de um local mais iluminado para um local mais escuro, o olho leva muito mais tempo para adaptar-se do que quando o inverso acontece. A relação é, aproximadam ente, de 60 para 1. Isso devese ao fato dos bastonetes serem mais lentos em sua ação do que os cones. O olho se adapta a situações extremas de luz numa proporção de 100.000 para 1 - desde a luz proveniente do sol até quantidades mínima s de luz (a luz de uma noite de lua cheia). Logicamente, o olho não pode se adaptar simultaneamente a ambas condições. Para termos uma boa noção quantitativa dessa grande capaci dade de adaptação do olho, vejamos alguns valores de luminância e iluminâncias para os quais ele responde, tabelas 5.3 e 5.4.33

Tabela 5.3: Exemplos de alguns níveis de iluminância. Fonte: Manual Osram, op. cit. - págs. 73 e 75.

Tabela 5.4: Exemplos de alguns níveis de luminâncias. Fonte: TABOADA, J.A.Manual Osram, op. cit.

É exatamente nesse princípio que se baseia a condição de desconforto causada por contraste s excessivos. Um dos requisitos fundamentais da boa iluminação é exatamente evitar-se a adaptação muito rápida dentro de uma faixa relativamente ampla de luz. Isso é especialmente cr ítico em locais onde o aspecto segurança

32

Hopkinson, R.G.

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Obs.: Esses valores têm objetivo de dar uma noção de ordem de grandeza e não ornecer números exatos.


entra em jogo, como no caso de certas indústrias. Em outros locais, apesar de tal aspecto não entrar em consideração, a situação de contraste excessivo pode causar grande desconforto, o que faz, por exemplo, que para salas de aula, a maioria das legislações proíba a incidência de sol direto no plano de trabalho. A compressão do processo de adaptação é o princípio mais importante que o arquiteto tem de entender. A propriedade de adaptação do olho está relacionada à proporção de luminância que nós podemos perceber, ou seja, nossa habilidade de ver contrastes. Hopkinson et al.(1975) afirmam que “a adaptação a um certo estímulo ou entorno modifica tanto a magnitude da sensação resultante como nossa habilidade de distinguir mudanças ou contrastes 34 . A relação entre o nível de luminância e a sensibilidade ao contraste pode ser expressa precisamente, e é um modo pelo qual nós podemos relacionar nível de iluminação à nossa habilidade de ver” 35. Uma relação dessa forma demonstra que, para níveis baixos de iluminâncias, a sensibilidade ao contraste é pobre e vice-versa. Para termos iguais melhoras na sensibilidade ao contraste precisamos aumentar o nível de aclaramento proporcionalme nte e não pela diferença36.(HOPKINSON, R.G.; PETHERBRIDGE, P. & LONGMORE, J., 1975) Adaptação Visual e Luminâncias O olho humano consegue processar a informação em uma enorme faixa de luminâncias e o sistema visual altera sua sensibilidade à luz de acordo com a maior ou menor iluminação do objeto. Esta mudança de sensibilidade à luz proporcionada pelo sistema é chamada adaptação e envolve três operações principais: ajuste do tamanho da pupila, adaptação fotoquímica, adaptação neural. O ajuste da pupila é proporcionado pela contração e dilataç ão da íris. A contração diminui a iluminação na retina, ocorrendo em torno de 0.3s. A dilatação é mais lenta, aproximadamente 1.5s e aumenta a iluminação na retina.

34

Hopkinson, R.G.

35

Hopkinson, R.G.

Exemplo: Se compararmos a sensação de luminosidade de 2 lâmpadas, uma de 75W e outra de 150W, veremos a sensação dada pela segunda que não é a de produzir o dobro da luz, como na realidade ela produz. Isso se deve exatamente pelo ato de que para o dobro do estímulo não teremos o dobro d a sensação e sim menos (Lei de Waber Fechner) 36

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Para enviar a mensagem ao cérebro, a luz passa pela retina, atinge os cones e bastonetes e provoca uma reação fotoquímica. As alter ações nos fotopigmentos dos cones e bastonete s é um processo dinâmico de equilíbrio e desequilíbrio. Na escuridão, os fotopigmentos estão regenerados, prontos para receberem a luz. A sensibilidade à luz é em grande parte função da porcentagem de fotopigmentos que não estão em atividade. Em condições estáveis de brilho, todo o sistema está em equilíbrio. Quando estas condições se alteram, os fotopigmentos são descoloridos ou regenerados para restabelecer o equilíbrio. A adaptação fotoquímica é mais rápida nos cones, mesmo quando expostos a alto nível de brilho. Estes levam entre 10 e 12 minutos, enquanto os bastonetes requerem 60 minut os ou mais para completa adaptação à escuridão. (IES, 1994) A adaptação neural dura menos de 1s e ocorre, normalmente, na faixa de luminância abaixo de 600cd/m2. Esta faixa é normalmente encontrada em ambientes internos iluminados artificialmente. Mesmo com um nível de iluminação constante, os ambientes geralmente apresentam grande variedade de luminâncias. Como a adaptação neural é bastante rápida e opera em níveis modera dos de iluminação, o sistema é bem ajustado e possibilita bom resultado em interiores. Quando o campo visual passa por situações transitórias e é exposto a uma luminância alta ou baixa em relação à tarefa, a visibilidade é reduzida. Este fato pode ocorrer mesmo em ambientes internos, quando passamos os olhos por uma janela ou miramos diretamente uma fonte de luz. Se a recuperação ocorrer rapidamente, a adaptação neural foi ativada, mas, se for lenta, significa que foram necessárias reações fotoquímicas.

5.3.2 Eeitos da idade Com a idade temos uma redução na acuidade visual, a velocidade de percepção diminui e o tempo necessário de adaptação aumenta, principalmente na passagem de um ambiente mais claro para um mais escuro. Outros efeitos são também a diminuição na habilidade de perceber movimentos no campo visual periférico e a diminuição na resistência à perturbação por ofuscamento ou contrastes excessivos. A figura 5.8 nos fornece a diminuição da acuidade visual com a idade. 37

Alguns autores dão valores para essa perda natural da visão com a idade. Vide: a) Iluminating Engineering Society: “Lighting Fundamental Course”, desenvolvido pelo “Committee on Lighting Education”, pág.5; b) Aloy Flo, B.D. Manual de Luminotécnica, pág.23. 37


Figura 5.8: Diminuição da acuidade visual com a idade. Fonte: TABOADA, J.A. Manual Osra m op. cit.

5.3.3 Campos visuais O campo de visão humana está limitado a 130º no sentido vertical e a 180º no sentido horizontal. É o campo visual total, gura 5.9. Como já dissemos, a retina possui zonas concêntricas de sensibilidade de acordo com o campo visual projetado pela lente. Dessa forma, dentro do campo visual total, podemos distinguir 4 zonas (figura 5.10): • centro de atenção (campo visual central) • a tarefa visual • entorno • limite de zona de visão a- campo visual b- tarefa visual c- o entorno d- campo visual periférico

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Figura 5.9: Limites do campo visual com os olhos parados. Fonte: TABOADA, J.A. Manual Osram op. cit.

Figura 5.10: As quatro zonas do campo visual. Fonte: TABOADA, J.A. Manual Osram op. cit.

Campo visual central- A fóvea, correspondente à mancha central, é totalmente cheia de cores recebendo os detalhes e as cores de uma pequena parte do campo visual, represent ada por um cone visual com apenas 2º de abertura. Em volta desse centro, há uma zona contendo uma combinação de cones sensíveis à cor, e bastonetes sensíveis à forma, que nos dá uma imagem de uma pequena parte do campo visual (tarefa visual) precisa em forma, cor e luminosidade, com 8º para cima e para baixo, e 10º para a direita e a esquerda.


O entorno corresponde à parte do campo visual dentro da qual nós percebemos alguns detalhes e cores sem movermos nossos olhos. Equivale aproximadamente a um ângulo sólido de 18º para cima e para baixo, e 22º à direita e à esquerda. A quarta zona é relativamente ampla e não tem cones, somente bastonetes - o que significa que a percepção nos limites do campo visual periférico é muito pouco detalhada, o entorno da tarefa visual é visto de uma forma vaga e sem cor. A visão periférica dá uma visão geral de locali zação dos vários objetos dentro do campo visual e dessa forma ajuda o indivíduo a ficar consciente de posição e orientação no espaço (segurança).

5.3.4 Tarea visual A precisão da tarefa visual depende do seguinte: a - tamanho do detalhe a ser distinguido. b - contraste de luminância e cor do detalhe em relação ao seu entorno imediato. c - velocidade e cuidado requeridos no desempenho da tarefa. d - tempo de duração da tarefa sem interrupções. O tratamento do campo visual total tem uma i mportância muito grande para a cor reta percepção da tarefa visual, figura 5.11. O fundo pode nos distrair ou nos ajudar a captar melhor visualmente a tarefa, ou seja, a favorecer a concentração do observador. A distração pode ser causada por movimentos ou contrastes excessivos. Para uma boa e fácil visão da tarefa a ser exercida, é necessário que nós vejamos seus detalhes característicos - a forma, a cor, o tamanho, as sombras e a textura. Algumas vezes é preciso que apliquemos efeitos de sombra, um nível de iluminância elevado ou uma cor especial da luz. A segunda condição seria que o campo visual nos ajudasse a nos concentrar na tarefa38.

38

Vide item 5.5 Níveis de iluminação

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Figura 5.11: Tarea visual - incremento do nível de ilumi nância sobre o plano de trabalho para melhoria da acuidade visual. Fonte: Arqto. Nelson Solano.

Toda imagem no campo visual é sempre composta de 3 elementos básicos: linha, cor e luminosidade. Linha - A linha sempre tem uma direção e nossos olhos têm uma tendência de segui-la. No nosso campo de visão, do qual só vemos claramente uma parte, nós estamos conscientes das principais linhas que dele fazem parte. Essas linhas podem convergir para a tarefa ou não ter nenhuma relação perceptível com ela. Portanto, podem facilitar nossa percepção ou dificultá-la. As linhas ganham significado através de suas formas e direção. Cor - As cores têm uma influênc ia muito grande em se trat ando da visão. Os elementos básico s do uso das cores no campo visual são sua saturação e os contrastes entre elas. Quando formos usar cores, devemos considerar cuidadosamente as relações que elas manterão entre si. Já dissemos que um dos elementos que pode favorecer ou perturbar nossa atenção na tarefa é o contraste excessivo de cores das superfícies dentro do campo visual - e é por isso que o equilíbrio mais adequado deve ser conseguido. Luminosidade - A luminosidade não é algo que possa ser medido porque ela é subjetiva - é a impressão individual que uma pessoa tem ao olhar uma superfície.


5.4 O Processo visual O processo visual envolve duas partes: 1 - o estímulo físico da luz sobre o olho 2 - a sensação que esse estímulo provoca O estímulo é objetivo; a sensação subjetiva. Nos preocupamos, no item anterior desse trabalho, com o olho - órgão receptor dos estímulos físicos mencionados. Trataremos agora da visão, que envolve a interpretação dos estímulos objetivos recebidos. A luminotécnica tem como objetivo determinar e proporcionar as melhores condições visuais possíveis, mas só pode intervir na fase objetiva do processo visual. Para que o faça da melhor forma possível, ela precisa, necessariamente, compreender as respostas que o homem dá aos estímulos propostos e, portanto, deve considerar o caráter subjetivo da visão. O olho faz parte de um processo muito mais complexo. “A luz é uma forma de energia, cuja propriedade especial é estimular os receptores do olho e dessa forma possibilitar ao cérebro registrar uma imagem visual” (HOPKINSON, 1975)39. A partir daí, o que nós vem os depende não só dessa imagem que é focada na retina, mas da mente que a interpreta. “Não são somente nossos olhos que nos dizem o que e como nós gostamos de ver. Nossa mente tem uma grande influência em nossa percepção visual, o que significa que o ser humano todo, com sua experiência, seus desejos, interesses e aversões, influencia no modo como vemos. Nós seremos capazes de projetar ambientes visualmente confortáveis dependendo do modo pelos quais nós estudamos esses problemas” 40(KALFF, 1971). Os aspectos fisiológicos da ótica e os da psicologia da percepção formam a base do conceito de visão. É a visão a principal responsável por nossa sensação de espaço - tentativa de estabelecer uma relação entre percepção e realidade. Hopkinson, R.G., “Architectural Physics: Lighting”. “Luz para se ver” deve ser entendida como a luz necessária para que possamos entender a mensagem visual que chega até nosso cérebro. Se tivermos pouca ou muita luz poderemos, em ambos os casos, ter difcultada a ormação da mensagem visual; uma distorção que pode nos levar à má interpretação. 39

40

Kal, L.C., “Creative Light”, pág. 3

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Nenhuma distinção marcante pode ser feita entre a experiência sensorial e emocional, na medida em que a segunda certamente resulta da primeira e são inseparáveis. Portanto, qualquer fato visual terá sua repercussão, depois de interpretado, no significado psicoemocional que o homem lhe dá. Nós sabemos imediatamente, ao entrarmos em um ambiente, que sensação ele nos causa mesmo que esta não seja consciente. A visão é uma atividade que é interrompida e dirigida para muitas direções cent enas de vezes por minuto. Nós olhamos o tempo todo, mas vemos somente aquilo o que nossa mente está procurando, e que se interessa em ver. Geralmente percebemos aquilo que tem algum significado especial para nós ou que, de alguma forma, nos chama a atenção. Quantas vezes costumamos frequentar um determinado lugar ou percorrer um determinado caminho e não percebemos os elementos que deles fazem p arte? É preciso que algo aconteça para que nossa atenção seja atra ída e assim possamos perceber o que ocorre exatam ente à nossa volta. Nessa hora, vemos o que nos rodeia. Normalmente nos interess amos pelo incomum, pelo não usual; aquilo de que não gostamos inconscientemente não vemos. Visão - uma distinção faz-se necessária: • Quando nossa preocupação diz respeito à acuidade visual, o elemento principal é a quantidade de luz (nível de iluminância); • Quando nossa preocupação diz respeito à caracterização do espaço, à sensação por ele causada, dois fatores mostram-se fundamentais: luminância e cores41 . Evidentemente, os fatores mencionados se interre lacionam. Tal distinção, no entanto, nos ajuda a compreender melhor o processo de visão.

5.4.1 Requisitos de uma boa visão Podemos relacionar os fatores que afetam a visão da seguinte maneira: • Níveis de iluminância e sua distribuição; • Luminância e contrastes; • Tamanho da tarefa visual; • Tempo de sua realização. Esses dois princípios não únicos! Isso é apenas uma dierenciação em grau de importância, não implicando em exclusão já que todos esses atores sempre estão presentes de uma orma conjunta e interdependente. 41


A primeira coisa que tem de ser estabelecida em qualquer estudo de iluminação é a relação entre nossas habilidades de ver, a quantidade de luz fornecida e o grau de contraste inerente ao objeto ao qual nós estamos olhando. A figura 5.12, a seguir, ilustra o efeito de valorização do objeto (escada) por meio de contraste entre figura e fundo.

Figura 5.12: Escada do hall do aeroporto Santos Dumont, Rio de Janeiro. Fonte: Arqta. Joana Carla Soares Gonçalves.

Podemos sintetizar os requisitos para uma boa visão, como segue: 1-Iluminância suficiente Um dado puramente quantitativo, porém baseado em aspectos essencialme nte subjetivos - quanto de luz nós precisamos ter sobre a área de que dispomos? 2-Boa distribuição(*) Como podemos conseguir o mencionado acima sem introduzir desconforto por ofuscamento?

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3 - Ausência de ofuscamento 4 - Sem contrastes marcantes (**) Como podemos atingir esses objetivos e ao mesmo tempo ter um ambiente visualmente agradável? 5 - Equilíbrio de luminâncias Podemos responder aos itens acima, mas termos um ambiente desconfortável por outras razões! (*) Boa distribuição não é sinônimo de uniformidade (**) Dependendo da atividade

5.4.2 Fadiga e relaxamento Quando os olhos estão submetidos a condições de iluminação com focos intensos de luz dentro do campo visual ou quando não dispomos de níveis de iluminância sucientes para a realização da tarefa em questão, os olhos podem chegar à fadiga (cansaço) e a uma diminuição de sua sensibilidade, exatamente pelo esforço demasiado de adaptação a estas condições críticas. Uma boa parte da fadiga física que sentimos todos os dias deve-se ao esforço realizado para se ver. Abusamos de nossas faculdades visuais e pagamos direta ou indiretamente com perturbações fisiológicas diversas. A luz está sendo mal utili zada. É preciso criar, ou melhor, recuperar mos no homem modern o uma “consciência da visão”. Luckiesh (1936) nos diz 42: “quando se vê não se presta atenção na qualidade da luz, se o sistem a tem deficiências, se suprem com um gasto excessivo de energia e, portanto, com uma perda de reservas do organismo completamente desnecessária e facilmente evitável”.

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M.Luckiesh: “La ciencia de ver y el bien estar humano”, Barcelona


Outro fator importante do conforto visual é o fato do olho, após algum tempo de concentração na tarefa visual, automaticame nte vagar pelo ambiente nas momentâne as paradas. Isso faz com que ele se descontraia, relaxe-se e se recupere para o novo esforço de concentração que se segue. É por este fato que ambientes absolutamente uniformes, em termos de iluminação e, inclusive, com uma pobreza no uso das cores, causam depois de algum tempo o que conseguimos descrever como “sonolência”, “cansaço”, “redução para disposição ao trabalho”, etc., ou seja, tudo aquilo que reflete a sensação de desconforto visual que o ambiente acarreta. Uma resposta a essa necessidade do olho, descrita acima, pode ser conseguida com áreas de menor nível de iluminação, mas que não ultrapassem um a proporção que possa causar ofuscamento por contraste. Resumindo: uma certa desuniformidade é necessária, porém, ela deve ser previamente determinada em função da atividade a ser desenvolvida.

5.4.3 Ouscamento O ofuscamento pode ocorrer: • diretamente: pela visão direta da fonte de luz (Figura.5.6); • indiretamente: por reflexão. Pode ser perturbador (deslumbramento) e inibidor, diferenciando-se pelo grau de per turbação que provocam. Em ambos os casos, o ofuscamento é consequência de contrastes excessivos de luminâncias. Esses contrastes excessivos dificultam o entendimento da mensagem visual. Interferem violentamente na comunicação visual, inclusive fisiol ogicamente, à medida que causam a fadiga muito rápida dos órgãos ópticos. O ofuscamento é uma sensação e, port anto, não é nada que pode ser medido, exceto em termos de outra sensação. Ele é função dos seguintes fatores: • Luminância da fonte; • Luminância de seu fundo;

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• Tamanho aparente da fonte de luz; • Número de fontes presentes no campo visual; • Posição relativa da fonte em rel ação à direção de visão.

Figura 5.13: Uma onte de luz causa menos de sconorto visual quanto maior or o ângul o entre ela e a linha de visão. Fonte: Arqto. Nelson Solano.

Algumas medidas de correção do ofuscamento são: 1. Redução da luminância da fonte; 2. Colocação de elementos de controle na fonte de luz (figuras 5.14 e 5.15); 3. Posicionamento da fonte de luz fora do ângulo de visão (acima de 45 º); 4. Evitar reflexões indesejáveis (atualizando superfícies opacas); 5. Aumento da luminância do entorno à fonte (ex. pintando com cores claras as paredes onde existem janelas).


Figura 5.14: Controle de ouscamento com persianas nas ja ne la s. Fonte: Arqto. Nelson Solano.

Figura 5.15: Controle de ouscamento (aletas) direto na onte de luz artiicial. Fonte: Catálogo Comergial, Philips.

Como dissemos anteriormente, distinguem-se dois aspectos do ofuscamento: o que produz perda de visão (ou fisiológico) e o que produz desconforto visual (ou psicológico). Ofuscamento fisiológico Define-se como aquele que impede a visão, sem necessariamente causar incômodo. Na iluminação natural isto ocorre geralmente num interior quando se tem a visão, direta ou refletida, da abóbada celeste de alta luminância que causa o “efeito do véu”, que obscurece a visão dos objetos na proximidade da fonte de ofuscamento. Este efeito de incapacidade visual por ofuscamento pode ser evitado, na maioria dos casos, usando o bom senso e é muito pouco o que se obtém aplicando técnicas de cálculo. Ofuscamento psicológico Definido como aquele que causa incômodo, sem necessariam ente impedir a visão dos objetos. Pode significar as sensações de desatenção, fadiga e tamb ém de dor, e é resultante - em locais iluminados natural mente -

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da visão de grandes áreas da abóbada celeste, de alta luminância, a partir do interior do edifício. As origens destas sensações não são totalmente conhecidas, mas podemos destacar duas: 1) O contraste de luminâncias, e 2) O efeito de saturação visual, incluindo o mecanismo de resposta visual, figura 5.16.

Figura 5.16: Ouscamento por eeito de saturação. Fonte: Arqto. Nelson Solano.

A diferença entre esses dois efeitos é reconhecida, mas não é considerada nos cálculos luminotécnicos. Estudos experimentais demonstraram que o grau de desconforto experimentado pelas pessoas no interior iluminado com luz diurna é função de: a. Luminância da abóbada celeste, tal como é vista através da janela; b. Tamanho aparente da parte visível da abóbada celeste em termos do ângulo sólido formado pelo olho do observador; c. Posição da parte visível da abóbada celeste em relação à direção da visão; d. Condições de adaptação do local.


O efeito de ofuscamento pode ser classificado també m em dois tipos: o direto, quando o observador direciona sua visão diretamente par a a fonte, sendo esta o sol ou uma lâmpada, enquanto o tipo indireto se dá pela reflexão da imagem da fonte em uma superfície polida (Figuras 5.17 e 5.18).

Figura 5.17: Escola - Ouscamento por relexos indesejáveis. Fonte: Arqto. Nelson Solano.

Um exemplo de ofuscamento direto acontece quando as janelas são orientadas para ex teriores de muita luminosidade, como fachadas de orientação norte, e localiza das em paredes escuras e/ou com esquadrias escuras. Soluções para amenizar este tipo de problema são encontradas no uso de paredes chanfradas em volta das esquadrias, pintadas em cores claras e localizadas em superfícies também claras, buscando uma maior difusão da luz, figura 5.19.

Figura 5.18: Museu - Ouscamento por relexo de piso e saturação de área de ja ne la . Fonte: Imagem cedida pela biblioteca da FAU/USP.

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Figura 5.19: Ouscamento por saturaçã o, porém com eeito de controle da luminosidade pelo chanro superior. Fonte: Reginaldo Ronconi.

O uso sistemático e até sem critérios dos sistemas de iluminação artificial é bastante comum em edifícios não residenciais, não somente por falta de luminosidade, mas também por excesso de luminosidade exterior que penetra pelas fachadas, ocasionando fortes contr astes entre as áreas atingidas diretamente pelos r aios solares e seu entorno imediato. Esses sistemas muita s vezes desperdiçam energia e aumentam a demanda pelos serviços de ar-condicionado. Os ganhos de calor por radiação solar direta, principalmente no verão, representam a ameaça de transformar os espaços fechados em estufas em potencial. Para evitar o problema de superaquecimento, a indústria do vidro, dentre outras soluções, propôs para o mercado da construção os vidros reflexivos, que com o uso constante e sistemático ao longo do tempo não provaram ser a solução ideal, principalmente para cidades de clima quente e úmido como São Paulo e Rio de Janeiro. Esses materiais acabaram por provocar efeitos de escurecimento dos ambientes internos às fachadas, forçando o uso da luz artificial, além de refletir radiação direta para o entorno do edifício, aquecendo demasiadamente zonas normalmente destinadas à circulação de pedestres e transferindo o problema do ofuscamento direto interno, para o ofuscamento indireto externo, figuras 5.20 e 5.21.


Figura 5.20: Ediício de escritório, Miami, Flórida. Fonte: Arqta. Joana Carla Soares Gonçalves.

Figura 5.21: Ediício de escritório no Centro Empresarial na cidade de São Paulo. Fonte: Arqto. Nelson Solano.

As soluções mais apropriadas estão em decisões de projeto, como as que evitam a penetração direta dos raios solares por meio de brises, ou pela própria orientação das edificações pelas quais janela s e superfícies transparentes em geral não estejam voltadas para o sol. Portanto, decisões de orientação implicam em aspectos de iluminação e temperatura . É importante considerar sempre o caráter com plexo da arquitetura em interagir essas duas variáveis do conforto ambiental. Em situações específicas pode não ser interessante a luz direta dos raios solares, porém o m esmo não se passa com o calor proveniente de tal radiação.

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Figuras 5.22 e 5.23: Teatro José de Alencar, Fortaleza. Foyer mais iluminado ao undo, platéia no primeiro plano. Ediício FINAC, São Paulo, SP. Fonte: Arqto. Nelson Solano.

Apesar do risco de comprome timento da qualidade visual dos espaç os, o uso de contrastes é sempre uma decisão arquitetônica relacionada com o programa específico de atividades de cada projeto. No caso de teatros e auditórios, por exemplo, um elevado contraste de luz entre foyer e auditório é utilizado como recurso essencial para a valori zação do espaço principal, proporcionando surpresa, mi stério, e até, mesmo, deslumbramento. Nesta composição, o primeiro é repleto de muita luz e cores claras, enquanto que o segundo se encontra em condições de pouca luz e cores sóbrias. Quantificar ofuscamento é uma tarefa muito árdua. Apesar disso, através de uma fórmula empírica elaborada pelo Building Research Establishment (Garston)(ano?), pode-se estabe lecer numericamente o grau de ofuscamento e expressá-lo em forma de “índice de ofuscamento”. Como resultado de pesquisa de campo realizada com grupos de observadores, foram propostos valores limites do índice de ofuscamento para diferentes entornos iluminados naturalmente e, também, para instalações de iluminação artificial.

Figura 5.24: Ediício de escritório no Stokley Park, Londres. Arquiteto Ian Riech. Fonte: Arqta. Joana Carla Soares Gonçalves.


També m é possível constatar q ue há uma mai or tolerância par a c om o ofuscam ento produzido pel as janelas do que para com aquele produzido pelas fontes de luz ar tificial de luminância e ângulo sólido de visão semelhantes. O índice de ofuscamento, para janelas verticais e abóbada celeste coberta normal, é determinado com o auxílio de tabelas e gráficos descritos nas normas européias ou norte-americanas. Para abóbada descoberta ainda não se tem qualquer tipo de documento técnico.

5.5 Níveis de iluminância Durante uma grande parte da era industrial, entre 1840 e 1940, a maioria dos trabalhadores nas indústrias fazia seus serviços sob condições, consideradas hoje, totalmente insucientes, especialmente em relação à iluminação articial. Isso não se refere somente aos níveis de iluminância mas, a todos os fatores intervenientes na iluminação. Nessa época, ainda não havia a possibilidade de uma melhoria, pelo próprio momento histórico que atravessávamos. Mas mesmo nessa época havia algumas atividades que exigiam excelentes condições de iluminação, como estúdios de pintores e escultores, relojoarias e joalharias (arte de pedra) etc. Geralmente nesses casos o trabalho era feito perto das janelas. O homem tirava o melhor partido possível da iluminação natural, através do bom senso e da experiência que sem pre guiaram as soluções dos problemas referentes à adaptação da arquitetura ao clima. A 2ª Grande Guerra deu um grande impulso no desenvolvim ento da iluminação, pois estimul ou o seu uso intenso principalmente na Indústria bélica. Altos níveis de iluminação (2000 Lux) eram mantidos nessas fábricas durante 24 horas por dia, a fim de conseguir uma alta produção. Tal posicionamento é aceito pela quase totalidade dos autores. Aloy Flo nos diz: “É provável que grande parte do progresso alcançado em relação a níveis mais elevados de iluminação deve-se à necessidade de chegar-se a obter uma maior eficiência industrial”43 (Aloy Flo, 1943). Após o término da guerra, esperava-se que esses níveis considerados excessivos fossem logo abandonados. Mas, pelo contrário, eles se tornaram comuns e pulara m de 300 para 500, 750, 1.000 e até mesmo 2.000 Lux, níveis que hoje são considerados normais.

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Aloy Flo, B.D.: Manual de Luminotécnica, pág. 27

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Tecnologicamente isso foi possível principalmente pelo desenvolvimento de novas fontes de luz, mais precisamente a lâmpada fluorescente q ue aparece no mercado dos EUA, um pouco antes da guerra. Como sabemos, ela tem eficiência de 4 a 5 vezes maior que a lâmpada incandescente44. É evidente que pelo mesmo preço da lâmpada e energia, cinco vezes a quantidade de luz, era um bom negócio. Economicamente, temos que tal situação pôde se impor devido ao fato dela aparecer nos países mais desenvolvidos, de economia mais forte, e, inclusive, autossuficientes em energia elétrica. Agreguemos também a esse fato, outro que diz respeito à grande multiplicação de funções (um incremento de especialização em todos os campos) que começou a exibir também, cada vez mais, uma preocupação com os requisitos luminotécnicos. Isso é marcante não só no campo das indústrias, mas também dos escritórios, bancos e edifícios públicos em geral.

5.5.1 Determinação e incremento dos níveis de iluminância (E) O olho humano tem uma capacidade muito grande de adaptação às condições de iluminação existentes. Isso pode ser notado vericando-se a nossa percepção frente a condições tão extremas de luz, como o sol direto e a noite45. Em algumas tarefas, o modo como o olho nos indica se o nível de iluminação está ou não adequado é exatamente através de nossa reação fisiológica, ou seja, o maior ou menor esforço que fazemos para ver, e consequentemente, o maior ou menor cansaço que sentimos. Os níveis de iluminância (E) são determinados empiricamente através de testes que relacionam o desempenho da tarefa visual com suas variações 46. Em 1932, estudos realizados mostraram que a acuidade visual está diretamente relacionada ao nível de iluminação e que ela é determinada principalmente pela relação de luminância entre as tarefas e seu entorno. Logicamente, há a necessidade de considerarmos o problema econômico que, envolve o aumento do nível de iluminância. Nossa decisão deve ser tomada levando-se em consideração o máximo de acuidade visual que será conseguida, sem, contudo, que os níveis de iluminância sejam demasiadamente elevados, acarretando custos mais elevados. 44

Quanto a isso vide item 4.3 - Lâmpadas.

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Vide item 5.3.1 - O Olho, propriedade: adaptação.

Essas experiências se desenvolvem basicamente segundo as 5 maneiras mencionadas no item 5.4.1, que relacionam o nível de iluminância com os demais parâmetros do conorto visual. 46


O desempenho na realização de uma tarefa obviamente se relaciona com a acuidade visual, mas também com a complexidade e a dificuldade da própria tarefa em si, da capacidade e experiência que o próprio indivíduo tem em realizá-la. Seguem alguns fatores que devem ser levados em consideração para determinação do nível de iluminação para tarefas visuais: 1 - O tamanho dos detalhes críticos dessas tarefas; 2 - A distância à qual esses detalhes são vistos; 3 - A luminância das tarefas (função do fator de reflexão); 4 - Os contrastes entre tarefas/entornos; 5 - A velocidade com que essas tarefas devem ser desenvolvidas; 6 - O grau de precisão exigido na suas realizações; 7 - Idade de quem realiza. A determinação das características de um ambiente não é feita somente através do nível de iluminância necessário, mas por outra sér ie de fatores, como veremos mais adiante. Muitas vezes, o nível de iluminância pode não ser tão importante frente ao caráter que desejamos dar ao ambiente, o uso das c ores, o jogo entre sombra e luz etc. É sempre a função do local que nos dirá quais os fatores mais importantes e que merece m nossa maior preocupação. Logicamente, as necessidades numa igreja, restaurante, cinema e habitação não são as mesmas; portanto, deveremos responder diferentemente em cada caso, figuras 5.25, 5.26 e 5.27.

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Figura 5.25: Pátio de escola: tarea visual simples. Fonte: Arqto.Nelson Solano.

Figura 5.26: Sala de reuniões: tarea visual de acuidade média: leitura e escrita. Fonte: Arqto.Nelson Solano.

Figura 5.27: Indústria: tarea visual de maior precisão com iluminação. Fonte: Arqto.Nelson Solano.

Qual seria então o critério utilizado para se determinar os níveis de iluminação conveniente s para cada tarefa? Se analisarmos esse aspecto da questão, veremos que o critério que sempre foi utilizado foi o da maior eficiência. Num primeiro momento, eficiência foi sinônimo de produtividade. Ainda hoje ela é de certa forma entendida assim: maior rapidez no trabalho, menor cansaço e eliminação de erros cometidos.


O aspecto principal desta questão que levantamos é exatamente discutir a tal eficiência almejada. Se um dos modos de se medir a maior ou menor efici ência foi a produtividade, como avaliarmos, com base nesse critério, atividades que fogem do campo de tr abalho (do produzir)? Poderíamos nós aplicar tal critério a atividades como o lazer, o habitar ou o orar? Crem os que não, pois os critérios e m que estão baseados os princípios do uso da iluminação nos locais que abrigam essas funções são totalmente diversos, muito mais amplos e de difícil constatação, pois são fundamentalmente subjetivos, apelam para o sentimento, para os efeitos psicológicos sobre o homem. As reações humanas não podem ser calculadas com precisão, o que prova a relatividade de certos valores de nível de iluminação adotados para certas atividades, como, por exemplo, as mencionadas.

Figura 5.28: Sala de trabalho com computador. Fonte: Arqto.Nelson Solano.

Figura 5.29: Residência em Candentown, Londres. Fonte: Arqta. Joana Carla Soares Gonçalves.

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A figura 5.28 ilustra uma situação produtiva (sala de trabalho com computadores), onde o critério luminotécnico de se atingir níveis mínimos de iluminâncias, mais uniformes e sem contrastes excessivos, é muito mais importante e necessário do que no caso da figura 5.29, onde o espaço pede outra concepção do uso da luz e para a qual o nível de iluminância é menos importante frente ao jogo de contrastes. No primeiro, caso a incidência de sol direto no plano de trabalho é inadmissível, enquanto que, no segundo caso, é desejável. A foto 5.30 ilustra uma ativi dade com caráter produtivo - sala de aula da FAU Maranhão, com desempenho não satisfatório por problemas de ofuscamento direto sobre o plano de trabalho. Como vemos, a resposta à questão da relação entre o nível de iluminância versus contrastes de luminâncias vem quando analisamos a iluminação num contexto mais amplo do que simplesmente o nível de iluminância. A iluminação não é a ciência do acla ramento e sim da perfeita visão das coisas. O termo “perfeita” não deve ser aqui confundido com total ou muito menos “uniforme”. A per feita visão das coisas si gnifica a exata informação que o arquiteto, quando cria um determinado espaço, quer dar e de que forma isso pode ser conseguido. Em certos casos pode significar uma não uniformidade e até m esmo uma quase total ausência de luz.

Figura 5.30: Ouscamento em sala de aula. Fonte: Arqto.Nelson Solano.


A iluminação faz-se de muitos aspec tos, entre eles o partido principa l adotado para sua resolução (natural e/ ou artificial?; zenit al ou lateral?; artificia l: que sistema adotar?), o uso das cores, as luminâncias, o controle das perturbações visuais, a própria forma de distribuir os níveis de iluminância pel o local (uniformidade ou jogo de luz e sombra?), tendo sempre como centro a função em questão e como centro desta, o Homem. A partir daí vemos que a determinação dos níveis de iluminâncias está comprometida com uma série de outros fatores tão ou mais importantes quanto estes. A solução estaria na verdade numa abordagem conscient e e global da questão da Iluminação, sem a qual, decisões fragmentadas podem comprometer a qualidade do ambiente luminoso. Incremento do nível de iluminância (lux) O nível de iluminância é uma importante característica da iluminação, assim como a distribuição de seus diferentes valores pelo local em questão. Para a visão, o nível ótimo de iluminância não é necessariamente o mais alto nível que, economicamente, é possível ser conseguido. É, sim, aquele que nos possibilita a melhor visão, um reconhecimento fácil da mensagem visual sem nos causar cansaço visual. Aceita-se, sem questioname nto, que a provisão de uma quantidade maior de luz possibilita às pessoas desenvolverem tarefas mais precisas e apreciar as cores com muito mais exatidão. Quanto mais luz tivermos no plano de trabalho, melhor será para distinguirm os as diferenças de cor, detalhes, luminâncias entre uma superfície e outra textura. Entretanto, essa melhoria da visão com o aumento do nível de aclaramento não é ilimitada. Ela tem dois fatores que a limitam: • Primeiramente, os níveis máximos possíveis de serem adotados são ditados por considerações puramente econômicas. Logicamente, quanto maior for o nível de iluminância adotado, maior será o consumo de energia, o custo inicial de instalação e o custo de manutenção; • Segundo, vários estudos demonstram que existe um limite quantitativo para E a partir do qual qualquer aumento não traz mais nenhuma melh ora para a acuidade visual. Este limite estaria por volta de 2.000 lux (ponto de saturação).

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Como já dissemos, uma boa iluminação não é somente função do nível de iluminância proporcionado em um local. Existem outros fatores - como proporção correta de luminâncias, controle de perturbações visuais (deslumbramento e ofuscamento), emprego correto das cores, o sistema adotado etc. - que fazem com que a iluminação mais satisfatória não seja necessar iamente aquela de mais alto nível de iluminância. As necessidades humanas em relação ao conforto visual são hoje bem conhecidas - o q ue tem levado, felizmente, cada vez mais, a um aumento qualitativo e não quantitativo da iluminação dos edifícios.

6 ILUMINAÇÃO NATURAL A iluminação natural no interior das edicações é oriunda de aberturas localizadas em suas superfícies verticais e horizontais.

6.1 Iluminação lateral Uma das mais marcantes características da iluminação lateral é sua desuniformidade em termos de distribuição pelo local. Nos ambientes iluminados lateralmente, o nível de iluminância diminui rapidamente com o aumento da distância da janela.

Figuras 6.1 e 6.2: World Trade Center, Nova Iorque. Iluminação lateral no hall principal de acesso. Fonte: Arqta. Joana Carla Soares Gonçalves.

Figura 6.3: Esquema de relação da eiciência da penetração da luz lateral – Corte. Fonte: Arqto. Nelson Solano.

Normalmente, se considera a profundidade de eficiência da penetração da luz como dependente da distância entre o piso e a parte superior da abertura, sendo igual a aproximadamente 1,5 a 2 vezes esta altura, como ilustra a figura 6.3.

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A conveniência desta proporção deve ser verificada em função do tipo e função do espaço a ser proje tado, uma vez que, por exemplo, para locais de trabalho, tanto os níveis de iluminância mínimos quanto à uniformidade da distribuição da luz são critérios essenciais de desempenho luminoso. Por outro lado, ambientes que não têm o caráter laborativo (por exemplo, ambientes de estar, circulação) já admitem níveis de iluminâncias bem inferiores sem a exigência de uniformidade. Desta maneira, percebe-se que a iluminação unilateral (em apenas uma das fachadas) pode ser facilmente aplicada no segundo caso. No primeiro, porém, ela poderá vir a ser ou não uma solução adequada de projeto, dependendo da relação dimensional do ambiente (comprim ento X largura X altura X dimensões da janela). No caso de a proporção mencionada acima não garantir os critérios de desempenho, a iluminação unilateral deverá ser complementada com aberturas laterais em outras fachadas (opostas à primeira e/ou adjacentes), com aberturas zenitais ou ainda com iluminação artificial.

Figura 6.4: Esquema de distribuição da luz pelo local - curvas isolux – Planta baixa. Fonte: Programa Daylight, simulação Nelson Solano.

Curvas isolux ilustradas na figura 6.4 representam a união de pontos com o mesmo valor de iluminância. Delimitam, consequentemente, zonas de diferentes níveis de iluminação. Seus valores são normalmente dados em porcentagem (em relação ao total de luz disponível externamente ao local). A luz natural resultante nos espaços internos e proveniente de aberturas laterais depende do somatório das contribuições de três variáveis, a saber: • Quantidade de luz proveniente da abóbada celeste (denominada nos métodos de cálculo como C.C. - componente celeste); • Quantidade de luz proveniente das reflexões de obstruções externas (denominada nos métodos de cálculo como C.R.E. - componente de reflexão externa);


• Quantidade de luz proveniente das reflexões das superfícies internas - paredes, piso e teto (denominada nos métodos de cálculo como C.R.I. - componente de reflexão interna); Obviamente, a relação de contr ibuição de luz dessas três var iáveis depende da localizaç ão do ponto “P” no interior do espaço, uma vez que, dependendo do lugar onde estivermos, poderemos visualizar mais ou menos a abóbada celeste assim c omo as obstruções externas, conforme ilustram os croquis abaixo (Figuras 6.5, 6.6 e 6.7).

Figura 6.5: As três variáveis da Componente de Luz Diurna num ponto próximo à janela. Fonte: Programa Daylight, simulação Nelson Solano.

Figura 6.6: As três variáveis da Componente de Luz Diurna num ponto mais aastado da janela. Fonte: Arqto. Nelson Solano.

Figura 6.7: Esquema tridimensional do eeito de obstrução sobre um ponto P. Fonte: Arqto. Nelson Solano.

“Um local com grandes janelas dependerá, quase exclusivamente, para sua iluminação, da luz incidente (C.C. + C.R.E.), enquanto que outro com janelas de tamanho moderado, cujas superfícies interiores tenham alta refletância, terá uma contr ibuição entre luz direta e luz refletida, muito mais significat iva” (MASCARÓ, 1975).

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Luz Refletida Externa e Interna Aprofundando o conceito de iluminação natural, toda a luz natural que chega a uma edificação é constituída por três componentes: luz direta do sol, luz difusa do céu e luz refletida pelo solo e outras superfícies do entorno construído (prédios vizinhos e vegetação, por exemplo) (Figura 6.8). A luz refletida pode ter grande influência na iluminação de interiores, principalmente quando as aberturas (janelas), vêem uma pequena ou, em casos extremos, nenhuma fração da abóbada celeste.

Figura 6.8: Componente de Luz Diurna com ênase para a contribuição da luz reletida pelo entorno à janela. Fonte: Curvas obtidas via programa de simulação Daylight (versão 4.1, 1991).

Tanto a cor como a textura das super fícies reflexivas resultam em variações de quantidade e qualidade da luz refletida. Exemplificando, a superfície externa do tijolo vermelho não só absorve 70% da luz incidente, como, na reflexão dos 30% restantes, altera o espetro da luz natural. A participação da luz refletida por superfícies de revestimento do solo próximo às aberturas, na luminosidade do interior de um edifício, poderia ser teoricamente significativa, porém normalmente tem efeito secundário, pois só chega ao plano horizontal de trabalho após uma sequência de várias reflexões, nas quais a intensidade luminosa é gradualmente reduzida (MASCARÓ, 1975). Do ponto de vista da luz refletida internamente, as cores internas dos ambientes são absolutamente fundamentais. O que acontece na práti ca é que muitas vezes o arquiteto não tem controle sobre esta vari ável no uso cotidiano dos espaços. O usuário, evidentemente, tem uma interferência decisiva nesta questão, pois o mobiliário também inter fere nesta questão, como falaremos em outra oportunidade. Do ponto de vista prático, algumas recomendações são importantes: para locais de trabalho, com caráter laborativo-produtivo e atividades com certa acuidade visual, o teto deve ser sempre claro (preferencialmente branco). O teto é a principal super fície de contribuição para a reflexão da luz e para a quantidade de luz incidente no plano de trabalho. Sob o aspecto quantitativo, de cálculo, adota-se um coeficiente de reflexão de aproximadamente 70% para ele, o q ue corresponde exatamente às cores claras. As paredes


também devem ser claras, pois são a segunda superfície importante em termos de contribuição da C.R.I. Sob o aspecto quantitativo, de cálculo, adota-se um coeficiente de reflexão de aproximadamente 50% para elas devido ao fato de que normalmente temos móveis, estantes, quadros nas paredes - o que diminui o coeficiente médio de reflexão. Também do ponto de vista de método de cálculo, as áreas envidraçadas não são consideradas como superfícies que contribuem para a C.R.I., pois, contrariamente ao que comumente se acredita, o vidro não reflete muita luz. Por fim, o piso teoricamente estaria liberado em termos de uso de cores, pois ele contribui muito pouco em termos de luz refletida para a quantidade de luz incidente no plano de trabalho. Sob o aspecto quantitativo, de cálculo, adota-se um coeficiente de reflexão de aproximadamente 10% ou 20% para ele, independentemente de sua cor real. Para locais que não têm o caráter l aborativo-produtivo mencionado acima, existe uma liberdade muito maior no uso das cores internas (inclusive o teto), uma vez que o nível de iluminância desses locais não é um critério de desempenho luminotécnico tão importante assim, tornando os valores de C.R.I.relativos. Conclusão Faz-se necessário, então, para se realizar o projeto de iluminação, conhecer os seguintes dados, elencados do exterior para o interior dos espaços: 1. Valores dos níveis de iluminância da abóbada celeste nas diferentes épocas do ano, horas do dia, orientações e latitudes; 2. Tamanho, distância e fator de reflexão das obstruções exteriores; 3. Valor do nível de iluminação requerido para realização da tarefa visual estipulado pela norma N B 57 da ABNT; 4. Dimensões dos ambientes (variáveis de projeto); 5. Localização, posição e orientação das aberturas para penetração da luz: janelas, clarabóias etc. (dados de projeto); 6. Tipo de material de vedação das aberturas (vidros, policarbonatos e películas) por meio de seus coeficientes de transmissão luminosa; 7. Zonas de maior interesse e pontos importantes de verificação do desempenho luminotécnico em termos de “layout” (dados de projeto);

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8. Fator de reflexão das superfícies internas - dados de projeto; 9. Fator de sombra 47 das aberturas: elementos de controle da luz, definidos em função de aspectos luminotécnicos, de conforto térmico e estéticos; 10. Coeficiente de manutenção - perdas de luz pela redução da transm issão luminosa das aberturas devi do à sujeira; 11. Complementação da luz diurna lateral com bilateral, zenital ou mesmo artificial, nos casos em que for necessário.

6.1.1 Desempenho luminotécnico de dierentes tipologias de aberturas laterais Como foi dito antes, as janelas tiveram grande importância na determinação da forma, do caráter e estilos dos edifícios. “Desde a janela sem vidros, própria dos cas telos da Idade Média, até os chamados panos de vidro de hoje, foi percorrido um grande caminho. Em cada período, o desenho da janela esteve determinado por considerações sociais, tecnológicas e econômicas, além dos requisitos estritamente luminotécnicos. Através do tempo, as necessidades de segurança, as limitações estruturais e o tamanho dos panos de vidro possíveis de serem fabricados tiveram também seu papel determinante” (MASCARÓ, 1975). Em edifícios iluminados late ralmente, as janelas governa m o total da luz diurna. Quanto maior a área envidraçada, maior a quantidade de luz admitida. Mas a quantidade de luz rec ebida em um ponto de referência dependerá não somente do tamanho, como também da situação da janela em relação a este ponto. A iluminação que vai de uma fonte pontual até uma super fície plana varia inversamente ao quadrado da distânci a entre a fonte e o ponto. A combinação do inverso da lei do quadrado e a lei do cosseno é uma influência óbvia sobre o desenho da janela. Se considerarmos, por exemplo, o nível de iluminação necessário para uma tarefa visual a ser realizada sobre um plano horizontal, situação típica da maioria dos locais, veremos que quanto maior a altura da janela sobre este pl ano de referência maior será a component e celeste (C.C.) obtida, mantendo-se iguais as outras componentes (de reflexão exte rna, C.R.E., e interna, C.R.I.). Esta mesma área de vidro colocada no teto, sobre o ponto de referência, contribuirá com mais luz do que se a tivéssemos colocado à mesma distância do plano de trabalho, mas em posição vertical.

O Fator de Sombra (FS) é a redução do espectro visível da radiação solar. Para conorto térmico, o coefciente de correção correlato é o Fator Solar, que é a redução do espectro total da radiação solar (ultravioleta + visível + inravermelho). 47


Localização e Forma das Janelas Muito do sucesso de uma boa iluminação lateral se baseia na adequada localização das janelas em relação ao interior e nas características que cada tipo de fechamento tem, analisados do ponto de vista da iluminação. Descrevemos a seguir alguns dos aspectos da iluminação oferecida por formas e disposições típicas de janelas. As ilustrações foram desenvolvidas em programa do simulação computacional Daylight, considerando algumas combinações: • Janelas altas e baixas; • Janelas altas e estreitas; • Janelas largas e horizontais; • Janelas em paredes opostas; • Janelas em paredes adjacentes; • Janelas em sacada; • Efeito das obstruções externas; • Efeito dos brises (quebra-sóis). Uma observação importante para qualquer um desses casos é que os peitoris envidraçados abaixo do plano de trabalho (normalmente a altura de uma mesa: 0,85 m) não contribuem para a iluminação do local, pois não se consideram as áreas envidraçadas colocadas abaixo deste nível, para o cálculo da iluminação natural. A razão disso é que como a luz que penetra por esta parte da abertura está abaixo do plano de trabalho ela dificilmente incidirá sobre ele e, portanto, não contribuirá para a quantidade final de luz nele resultante. Essas áreas só são consideradas no cálculo de conforto higrotérmico, de ventilação natural e acústica.

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Janelas altas e baixas

Figura 6.9A (esquerda) e 6.10A (direita) Distribuição de curvas isolux em planta. Fonte: Curvas obtidas via programa de simulação Daylight (versão 4.1, 1991).

Figura 6.9B (esquerda) e 6.10B (direita) Distribuição da luz em corte longitudinal passando pela janela. Fonte: Curvas obtidas via programa de simulação Daylight (versão 4.1, 1991).

Figuras 6.9C (esquerda) e 6.10C (direita) Vistas internas das paredes. Fonte: Dados de entrada para análise via programa de simulação Daylight (versão 4.1, 1991).

Figura 6.9A janela com peitoril de 1,80 m e 6.10B (esquerda) Janela com peitoril de 1,80 m - Distribuição de curvas isolux em planta. Figura 6.9B janela com peitoril de 0,90 m e 6.10B (direita) janela com peitoril de 1,80 m Distribuição da luz em corte longitudinal passando pela janela. Figuras 6.9C janela com peitoril de 0,90 m e 6.10C (esquerda) janela com peitoril de 1,80 m Vistas internas das paredes.


Janelas mais baixas propiciam uma iluminação mais próxima delas. As janelas altas propiciam uma maior profundidade na distribuição da luz natural, em função da relação entre a altura do piso e o limite superior da janela (maior na fig.6.10 que na 6.9), e também melhoram um pouco a uniformidade, pelo fato de se diminuir os níveis de iluminância mais próximos à abertura, e por aumentar a reflexão interna das paredes, uma vez que a luz é levada mais para o fundo do ambiente. Janelas altas e contínuas, recuadas ou não até o interior da fachada, permitem reduzir a área visível da abóbada celeste que pode provocar ofuscamento. A localização da borda superior das janelas tão perto do forro quanto possível incrementa a superfície refletora do mesmo e diminui as áreas escuras que a rodeiam. A uniformidade da iluminação melhora notavelmente, quando a borda superior da jane la está situada a uma altura igual a, pelo menos, metade da profundidade do local que contém a janela.

Figura 6.11: Conjunto Residencial Berlin, Londres Iluminação Unilateral. Fonte: Arqta. Joana Carla Soares Gonçalves.

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Janelas altas e estreitas

Figura 6.12A (janela única) e 6.13A (janelas separadas com mesma área da janela única) Distribuição de curvas isolux em planta. Fonte: Curvas obtidas via programa de simulação Daylight (versão 4.1, 1991).

Figura 6.12B (janela única) e 6.13B (janelas separadas com mesma área da janela única) Distribuição da luz em corte longitudinal passando pela janela. Fonte: Curvas obtidas via programa de simulação Daylight (versão 4.1, 1991).

Figura 6.12C (janela única) e 6.13C (anelas separadas com mesma área da janela única) Vistas internas das paredes. Fonte: Dados de entrada para análise via programa de simulação Daylight (versão 4.1, 1991).

Como pode mostram as figuras acima, com uma mesma área de janela dividida em duas janelas em série podemos ter as seguintes situações:


Figura 6.14ª: Distribuição de curvas isolux em planta (janelas altas e estreitas). Fonte: Curvas obtidas via programa de simulação Daylight (versão 4.1, 1991).

Figura 6.14B: Distribuição da luz em corte longitudinal passando pela janela (janelas altas e estreitas). Fonte: Curvas obtidas via programa de simulação Daylight (versão 4.1, 1991).

Figura 6.14C: Vistas internas das paredes (janelas altas e estreitas). Fonte: Dados de entrada para análise via programa de simulação Daylight (versão 4.1, 1991).

Figura 6.15: Biblioteca da Faculdade de Arquitetura da Architecture Association, Londres. Fonte: Arqta. Joana Carla Soares Gonçalves.

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• Se as janelas em série estiverem muito separadas entre si, “a distribuição da luz, paralela à parede que contém a janela, é inadequada, e as áreas de piso e parede entre as janelas podem aparecer bem mais escuras” (MASCARÓ, 1975). • Porém, se as janelas não estiverem muito separadas, a distribuição será melhor, mais uniforme, atingindo uma maior área útil do plano horizontal. Janelas largas e horizontais

Figura 6.16A (janela larga horizontal) e 6.17A (janela larga e contínua) -Distribuição de curvas isolux em planta. Fonte: Curvas obtidas via programa de simulação Daylight (versão 4.1, 1991).

Figura 6.16B (janela larga horizontal) e 6.17B (janela larga e contínua) - Distribuição da luz em corte longitudinal passando pelo meio do ambiente. Fonte: Curvas obtidas via programa de simulação Daylight (versão 4.1, 1991).


Figuras 6.16C (janela larga horizontal) e 6.17C (janela larga e contínua) - Vistas internas das paredes. Fonte: Dados de entrada para análise via programa de simulação Daylight (versão 4.1, 1991).

Em ambientes com janelas largas e horizontais as c urvas isolux seguem uma forma de elipse alargada, paralela à parede da janela. As janelas desse tipo forman do panos contínuos alargados, são usadas em oficinas grandes e profundas, são usadas também junto com uma iluminação artificial complementar, quando se deseja restringir a admissão da luz solar direta e obter um melhor balanceamento entre a luz diurna e a artificial complementar, figura 6.18 e 6.19. Janelas largas e horizontais situadas na parte superior da parede produzem faixa de luz diurna paralela à parede que as compõem, porém bastante alargada, até o fundo do local. “Com semelhantes janelas em apenas um lado, a área logo abaixo das mesmas fica pobremente iluminada, criando-se ali um contraste desagradável de luminâncias, com a visão da abóbada celeste luminosa através das janela s” (MASCARÓ,1975). Dissemos que, como regra geral, as superfí cies envidraçadas grandes e contínuas, este ndidas ao longo do local, dão uma distribuição mais uniforme da luz diurna do que as janelas separadas por áreas de parede.

Figuras 6.18 e 6.19: Ediício Av. Nações Unidas. Ediício de escritório em São Paulo. Janelas em ita. Fonte: Arqta. Joana Carla Soares Gonçalves.

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A arquitetura de pós-guerr a utilizou intensivamente os grandes p anos de vidro. Só há muito pouco tempo, é que esta posição começ ou a ser questionada, sob o pretexto de que esse t ipo de janela contínua produz problemas de ofuscamento e excesso de ganhos térmicos, figura 6.20.

Figura 6.20: Ediícios modernos em vidro com problemas térmicos e de ouscamento em climas tropicais. Fonte: Arqta. Joana Carla Soares Gonçalves.

Janelas em paredes opostas

Figura 6.21A (esquerda) e 6.22A (direita) Distribuição de curvas isolux em planta. Fonte: Curvas obtidas via programa de simulação Daylight (versão 4.1, 1991).


Figura 6.21B (esquerda) e 6.22B (direita) Distribuição da luz em corte longitudinal passando pelo meio do ambiente. Fonte: Curvas obtidas via programa de simulação Daylight (versão 4.1, 1991).

Figuras 6.21C (acima) e 6.22C (direita) Vistas internas das paredes. Fonte: Dados de entrada para análise via programa de simulação Daylight (versão 4.1, 1991).

Nas figuras 6.21 as janelas estão em paredes opostas com peitoris iguais, e na figura 6.22 um deles possui peitoril mais alto. Ambientes com duas ou mais janelas são melhores iluminados do que aqueles com somente uma janela. Ambientes com janelas em paredes opostas podem ser mais bem iluminados do que os ambientes com duas janelas dispostas em paredes adjacentes, dependendo da forma e das dimensões do ambiente. Em ambientes com duas janelas, o efeito de uma se soma ao da outra, aumentando os níveis de iluminâncias e melhorando a uniformidade. Janelas opostas também reduzem o ofuscamento, pela diminuição do contraste entre janela e fundo, através da iluminação das paredes que as contêm pela luz proveniente da janela oposta. Quando uma das duas janelas for alta, diminui-se o ofuscamento e se melhora também a uniformidade, figuras 6.21 e 6.22, benefício ainda maior é alcançado com as duas altas. “Uma disposição da janela em local relativamente pequeno, permite iluminar as paredes opostas e reduzir os contrastes de luminância, mas, em certos casos, como, por exemplo, em uma sala onde os locais de trabalho são fixos ou os alunos são obrigados a prestar atenção em determinada zona de demonstração, as janelas

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tendem a distrair os alunos do fundo, porque elas multiplicam as zonas de interesse ao se aumentarem as áreas envidraçadas. A complementação com janelas altas ou iluminação zenital oferece resultados mais adequados” (MASCARÓ,1975). Como vemos, dependendo da profundidade do local, pode ser conveniente complementar a iluminação unilateral com bilateral por meio de janelas, geralmente localizadas na parte superior da parede, para melhorar a iluminação nas zonas menos favorecidas bem c omo melhorar a uniformidade e distribuiç ão da iluminação. Esta complementação também pode ser feita com bastante eficácia com a iluminação zenital (que não deixa de ser “uma janela alta”). Ambas as situações são ilustradas na figura 6.23.

Figura 6.23: Exemplos de iluminação lateral e zenital complementar. Fonte: MASCARÓ, 1975.

Janelas em paredes adjacentes

Figura 6.24: Janelas no centro das paredes (adjacentes). Fonte: Curva obtida via programa de simulação Daylight (versão 4.1, 1991).


Figura 6.25: Janelas próximas a um mesmo canto (adjacentes). Fonte: Curva obtida via programa de simulação Daylight (versão 4.1, 1991).

Figura 6.26: Uma janela no centro, outra no canto (adjacentes). Fonte: Curva obtida via programa de simulação Daylight (versão 4.1, 1991).

Figura 6.27: Janelas próximas a cantos opostos (adjacentes). Fonte: Curva obtida via programa de simulação Daylight (versão 4.1, 1991).

Em ambientes com duas janelas em paredes adjacentes, a segunda janela diminui a deficiência do nível de iluminância no fundo da sala e também a uniformidade. “Estas janelas, em locais quadrados, dão boa penetração de luz, a menos que sejam estreitas e estejam situadas perto de um mesmo canto no ambiente” (MASCARÓ. 1975) (Figuras 6.24 e 6.25). Pode-se chegar a posições das duas janel as com resultados bastante satisfatórios, principalmente quando a janela da parede maior estiver posicionada mais para o fundo do ambiente (Figuras 6.26 e 6.27). Janelas adjacentes também reduzem o ofuscamento, pela diminuição do contraste entre janela e fundo, através da iluminação das paredes que as contêm pela luz proveniente da janela oposta.

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Figura 6.28: Janelas adjacentes com peitoril de 0,90 m. Fonte: Curva obtida via programa de simulação Daylight (versão 4.1, 1991).

Figura 6.29: Janelas adjacentes: a da parede menor com peitoril de 0,90 m e a maior com peitoril de 1.8 m. Fonte: Curva obtida via programa de simulação Daylight (versão 4.1, 1991).

Em ambientes com duas janelas adjacentes, a conveniência de se ter uma delas ou as duas com peitoris maiores estará em função da maior das duas dimensões do ambiente. Normalmente, é interessante e conveniente que a janela da parede maior, tenha também peitoril maior, pois desta forma melhora-se a uniformidade e diminui-se o ofuscamento (Figuras 6.28, 6.29 e 6.30).

Figura 6.30: Biblioteca da Faculdade de Economia e Administração da USP: iluminação bilateral adjacente. Fonte: Arqto. Nelson Solano.


Janelas em sacada “As janelas em sacada oferecem uma boa quantidade de luz na área da sacada, mas, por outro lado, a penetração da luz diurna pode parecer inadequada, a menos que a j anela seja muito alta, por causa do corte produzido pela par te superior da sacada “(MASCARÓ, 1975). Elas também propi ciam uma maior área iluminante e, portanto, melhoram os níveis de iluminância resultantes (Figuras 6.31, 6.32 e 6.33).

Figura 6.31: Janelas em sacada. Fonte: MASCARÓ, 1975.

Figura 6.32 Bay-window, residência Miami. Fonte: Arqta. Joana Carla Soares Gonçalves.

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Figura 6.33: Janela em sacada da Tate Gallery, Londres. Fonte: Arqta. Joana Carla Soares Gonçalves.

Em ambientes com três janelas, a terceira (a da parede maior) será mais ou menos interessante quanto mais comprido for o ambiente e deverá estar centralizada (Figura 6.34). Caso o ambiente, além de comprido seja largo, esta terceira janela poderá ser mais alta, melhorando, desta forma, a uniformidade (Figura 6.35).

Figura 6.34: Ambiente com três janelas com peitoris iguais a 0,90 m. Fonte: Curva obtida via programa de simulação Daylight (versão 4.1, 1991).


Figura 6.35: Ambiente com três janelas sendo a da parede maior com peitoril igual a 1,80 m. Fonte: Curva obtida via programa de simulação Daylight (versão 4.1,1991).

Obstruções Externas A distribuição da luz diurna, que chega através das janelas, está condicionada também pelas características das obstruções exteriores. As obstruções externas reduzem a profundidade de penetração da luz nos ambientes, diminuindo a ocorrência e a intensidade de ofuscamentos. Quanto maiores e mais próximas das aberturas, mais elas reduzirão esta profundidade. Elas afetam também a distribuição das curvas isolux, em planta, dependendo de suas posições relativas às janelas.

Figura 6.36: Iluminação unilateral sem obstrução externa - Distribuição da luz em planta. Fonte: Curva obtida via programa de simulação Daylight (versão 4.1, 1991).

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Figura 6.37: Iluminação unilateral com obstrução de 50% da abertura - Distribuição de luz em planta e implantação. Fonte: Curva obtida via programa de simulação Daylight (versão 4.1, 1991).

Figura 6.38: Iluminação unilateral com obstrução de 100% da abertura - Distribuição de luz em planta e implantação. Fonte: Curva obtida via programa de simulação Daylight (versão, 4.1, 1991).


Efeito dos brises (quebra-sóis)

Figura 6.39: Iluminação unilateral sem obstrução externa - Distribuição da luz em planta. Fonte: Curva obtida via programa de simulação Daylight (versão 4.1, 1991).

Figura 6.40: Iluminação unilateral com brise de 1,5 m Distribuição da luz em planta. Fonte: Curva obtida via programa de simulação Daylight (versão 4.1, 1991).

Assim como as obstruções externas, os brises reduzem a profundidade de penetração da luz nos ambientes e melhoram a uniformidade, pois ajudam a dim inuir o ofuscamento na medida em que dimi nuem os altos valores de iluminância próximos às aberturas (Figuras 6.39 e 6.40).

6.1.2 Elementos arquitetônicos de captação e controle da luz lateral “Em primeiro lugar, deve-se compreender que a redução do tamanho da janela não reduz, necessariamente, o ofuscamento, a menos que se mude também a localização da janela no ambiente (se ele estiver também relacionado com a localização da janela, porque uma redução do seu tamanho pode também reduzir a ilum inância total do local. O efeito do ofuscamento, em um local com janelas muito grandes, é diferente do de um local com janelas pequenas. Neste último caso, o ofuscamento deve-se principalmente aos contrastes entre a visão da abóbada celeste e a do entorno; no primeiro caso, relaciona-se mais com o efeito de saturação. Nota-se também o fato de que as janelas grandes, frequentemente, dicultam a proteção da visão direta de grandes áreas da abóbada celeste de alta luminância. Ofuscamento e tamanho das janelas Aliados aos principais fatores de controle do ofuscamento, como a luminância da abóbada celeste em relação ao observador e as condições de adaptação do local, existem efeitos secundários que podem ser eliminados

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(ou atenuados) pelo desenho detalhado das janelas e de seu entorno imediato. O princ ípio básico é reduzir os contrastes, entre ambos e com a luminância da abóbada celeste (como ela é vista através da abertura). Devem ser evitados marcos e divisões escuros e volumosos. Chanfrando os bordos do vão e pintando-os de cor clara, obtém-se uma área de luminância média entre a abóbada celeste e o interior do local. Cabe mencionar aqui que, nos edifícios construídos tradicionalmente nos séculos passados, a espessura das paredes e os chanfros projetados em seus vãos ofereciam um excelente sistema de graduação entre as luminâncias exteriores e interiores, figura 6.41. “Os novos sistemas construtivos, com suas paredes delgadas e seus finos montantes de caixilho, oferecem um passo muito brusco entre exterior e interior, criando problema de contraste e, portanto, ofuscamento” (MASCARÓ, 1975).

Figura 6.41: Casa Bandeirista, Butantã, São Paulo - Detalhe da janela. Fonte: Arqto. Nelson Solano.

Uma vez que a incidência de sol direto no plano de trabalho torna-se uma condição absolutamente inadmissível para o desenvolvimento de atividades laborativas, produtivas e que exi gem acuidade visual média e alta, uma vez que causa contrastes excessivos e, consequentemente, cansaço visual, queda de rendimento e produtividade no trabalho e até diminuição da capacidade visual orgânica dos indivíduos, a incorporação pela Arquitetura de elementos e artifícios de controle - sombreadores - torna-se também imprescindível. E não podemos esquecer que os ditos elementos de controle, denominados para a área de iluminação natural como “fatores de sombra”, cumprem também a dupla condição de cont role de luz e calor.


O esquema da figura 6.42 ilustra as principais estratégias e artifícios para o controle da luz natural nos edifícios.

Figura 6.42: Dierentes estratégias de iluminação lateral: 1-Pátio interno;

6-Duto de luz;

11-Reletores externos – brises;

2-Átrio;

7-Clerestory ;

12-Sombreador interno e/ou externo;

3-Bandeja de luz;

8-Reletor interno;

13-Vidro relexivo;

4-Parede reletora;

9-Elemento prismático;

14-Isolação térmica transparente.

5-Shed;

10-Superície inclinada e relexiva;

Fonte: European Commission, 1994.

Quebra-sóis Com relação à disponibilidade de luz natural associada à necessidade de controle da insolação direta, na maior parte das vezes centrada nas questões de conforto térmico, percebe-se uma inevitável diminuição da incidência da luz difusa. Essa problemática é mais grave em países de altas latitudes, onde a abóbada celeste é menos luminosa, fazendo de cada parte do céu não “vista” a partir de um ponto do espaço interi or uma perda na luminosidade, figuras 6.43 e 6.44.

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Figura 6.43 e 6.44: Ediício de escritório, Londres - Fachadas com brises. Arqta. Joana Carla Soares Gonçalves.

As figuras acima ilustram brises corretamente projetados, considerando-se a alta latitude do lugar (52ºN) para controlar a incidência de sol direto e ao mesmo tempo permitir a entrada da luz difusa. A forma, o tamanho, a posição e o material dos artifícios de sombreamento dependem diretamente do clima, do uso da edificação e da origem da luz a ser excluída: direta, difusa, com ângulos baixos ou altos dependendo da hora do dia, da orientação da fachada e da época do ano. A presença de estruturas bloqueadoras de raios solares é entendida por alguns profissionais da área como sendo uma “poluição visual”. Neste sentido, aconselha-se a instalação de sombreadores nas fachadas acima da altura dos olhos, deixando desobstruídas as regiões mais baixas das janelas. Os protetores solares, conhecidos internacionalmente como brise-soleil, aparecem em três tipologias em relação ao seu posicionamento na fachada: • Externos: fixos e reguláveis (manualmente e por sistemas automatizados), (Figuras 6.45 a 6.48); • Internos: essencialmente reguláveis manualmente (ex. cortinas e persianas) e • Incorporados dentro da própria envoltória da fachada: micropersianas fixas e reguláveis (manualmente e por sistemas automatizados) e películas internas ao vidro.

Figura 6.45: ABI Associação Basileira de Imprensa, Rio de Janeiro. Arquitetos: MM Roberto: brises verticais ixos. Fonte: Arqto. Nelson Solano.


Figura 6.46: Ediício do Banco do Brasil na Av. Nações Unidas, São Paulo. Arquitetos: MM Roberto: brises verticais ixos e janelas em ita. Fonte: Arqto. Nelson Solano.

Figura 6.47: Palácio Gustavo Capanema, Rio de Janeiro. Arquitetos: Oscar Niemeyer, Lucio Costa, Aonso Reidy, Carlos Leão, Jorge Moreira e Ernani Vasconcelos - consultoria Le Corbusier. Fonte: Arqta.Joana Carla Soares Gonçalves.

Brises verticais fixos e horizontais reguláveis Os bloqueadores externos de sol são os mais eficientes quanto à redução de incidênc ia de radiação direta de ondas de calor, na medida em que impedem o acesso da radiação solar direta no interior do ambiente e, consequentemente, bloqueiam o contato dos raios diretos do sol com a superfície transparente da janela. Ao lado das vantagens ambientais e energéticas, esse recurso contra a entrada da luz direta exerce um peso significativo na estética da fachada e na manutenção do edifício.

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Figura 6.48: Faculdade de Economia e Administração/ USP - brises verticais ixos. Fonte: Arqto. Nelson Solano.

Em contraposição, os bloqueadores internos de luz, apesar de também protegerem os usuários dos efeitos de ofuscamento e da ação direta dos raios solares, não são ideais par a regiões de clima quente como o são para climas frios, pois permitem a entrada dos raios solares no ambiente. Somado a isso, também dificultam a saída do ar interno, mesmo estando as janelas abertas, e ainda transmitem parte do calor recebido para o espaço interno. Quanto às vantagens, entre elementos externos e internos, pode ser dito que os bloqueadores internos são mais econômicos que os externos, mais fáceis de serem regulados às angulações do sol e garantem maior privacidade. Com relação às proteções incorporadas à pele da fachada, essas são resultado de uma tecnologia mais sofisticada e cara do ponto de vista de produção dos componentes - o que pressupõe também uma Arquitetura de alta sofisticação tecnológica. A respeito da eficiência das proteções, os raios de sol de inclinações elevadas são facilmente excluídos por proteções horizontais externas. Na maioria dos casos, essas proteções são mais eficientes quando a extensão do elemento bloqueador é maior que a largura da janela. Os raios de baixa inclinação, pela sua profundidade de alcance, são os mais difíceis de serem barrados. Por essa razão, as fachadas leste e, principalmente, a oeste são as mai s difíceis de serem devidamente protegidas. As estruturas verticais são as mais indicadas para esses casos. Uma marcante diferença entre os sombreadores horizontais e verticais está na comunicação com o exterior. Os protetores verticais restri ngem o ângulo de abertura de visão do horizonte exterior, diminuindo, consequentemente, a incidência de luz difusa do céu, mais do que os horizontais, que por sua vez, ao fecharem bastante o ângulo de visão vertical, valorizam a profundidade da perspectiva do horizonte exterior, figuras 6.49 e 6.50.


Figura 6.49: Hall multiuso, Expo-98, Lisboa. SOM Skidmore Owing & Merrils. Fonte: Arqta.Joana Carla Soares Gonçalves.

Brises horizontais altamente difusores.

Figura 6.50: Janela Copacabana, Rio de Janeiro. Fonte: Arqta.Joana Carla Soares Gonçalves.

Em fachadas orientadas para os quadrantes leste ou oeste, sombreadores horizontais - em forma de venezianas, por exemplo, para serem eficientes na proteção contra o sol, seguindo a tipologia da janela Copacabana - precisam ter uma projeção quase que totalm ente fechada para o céu, em função dos ângulos baixos dos feixes dos raios solares. Os verticais, por sua vez, podem ser parcialmente abertos, refletindo para dentro do espaço projetado a luz difusa, incidente de outr as orientações, como a vinda do sul e ao mesmo tempo bloqueando os raios vindos do leste ou oeste. Em qualquer situação de clima, céu ou função do edifício, a melhor opção de proteção contra o sol direto é o uso de sombreadores reguláveis, sejam eles horizontais ou vertic ais, apesar de serem mais caros que os fixos (tanto do ponto de vista de custos de instalação quanto de operação e manutenção), além do risco de não serem corretamente manipulados pelo usuário. Permitindo uma maior visão do céu em dias nublados e

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sendo reguláveis de acordo com o ângulo dos raios solares, esses sistemas não excluem desnecessariamente visões de partes do céu ou do exterior. Sombreadores reguláveis exercem a dupla função de bloquear os raios solares e participar dos sistemas de ventilação cruzada. Da mesma maneira que bloqueiam o sol, sistemas de venezianas reguláveis, incorporadas tanto no exterior como na face interior das janelas, são capazes de reflet ir pelas suas faces superiores a luz difusa para o teto, estendendo o alcance da iluminação até as par tes interiores mais distantes da janela. Este efeito, tipo “bandeja refletora de luz”, é maximizado pelo tratamento dado a essas faces, como, por exemplo, revestimento em cores claras ou materiais reflexivos. A tecnologia contemporânea desenvolveu mecanismos reguláveis e automatizados, respondendo não somente às constantes mudanças dos ângulos solares, mas também aos graus de temperatura externa e de intensidade luminosa, garantindo a eficiência e a precisão do controle. Porém, além do custo, existem outros fatores de relevante comp lexidade, envolvidos na questão da automaçã o, como a ausência da participação do usuário na determinação das condições de conforto do seu ambiente e a dependência total do edifício em relação aos sistemas eletrônicos, figura 6.51.

Figura 6.51: Commerzebank, Frankurt, arquiteto Norman Foster. Fachada com brises internos aos vidros - controle automatizado. Fonte: European Commission.

A arquitetura art-noveau dos anos 30 e 40, no Rio de Janeiro e em São Paulo, vista principalmente nos edifícios residenciais da zona sul da cidade e nos bairros de Higienópolis e Bela Vista, respectivamente, demonstra com elegância e habilidade o conhecimento na manipulação dos mecanismos de proteção solar em simples sistemas de abertura de folhas de janelas (Figuras 6.52, 6.53 e 6.54).


Figuras 6.52 e 6.53: Ediício residencial, São Paulo. Detalhe da achada com elementos de controle móveis, horizontais, incorporados à janela. Fonte: Fotos cedidas por Alexandre Rosenthal.

Figura 6.54: Ediício Biarritz (residencial), Rio de Janeiro. Detalhe da achada com balcões como elementos sombreadores. Fonte: Arqta.Joana Carla Soares Gonçalves.

Bandejas de Luz Bandejas de luz são estruturas horizontais adicionadas normalmente à parte super ior das aberturas laterais, com a intenção de redirecionar parte da luz direta e difusa incidente para o plano do teto. São observadas duas interferências na distribuição da luz no interior pela aplicação das bandejas de luz: sombreamento na parte do interior per to da janela e aumento da iluminância nas par tes mais profundas do espaço, por efeito de reflexão de luz difusa pelo teto, figura 6.55.

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Figura 6.55: Queens Building, Queens, Inglaterra. Esquema ilustrativo de uma bandeja de luz interna. Fonte: Desenho cedido pelo arquiteto Peter Sharrat.

O potencial de reflexão das bandejas de luz não se resume às faces superiores. As faces inferiores podem ser articuladas para refletir para o piso interior a luz difusa incidente, refletida pelo plano do piso exterior, caso este apresente um bom potencial de reflexão luminosa. As bandejas de luz são mais eficient es quando posicionadas no exter ior das janelas do que no interior dos espaços, exatamente por receberem mais luz pela área da face superior exposta. Com o uso das bandejas de luz, a quantidade de luz que incide através de uma abertura lateral é naturalmente reduzida, porém é garantida uma distribuição mais homogênea ao longo do es paço, tendo em vista o aumento da participação da reflexão do teto. A luz proveniente das bandejas de luz passa ao menos por duas reflexões. Com a superfície refletora direcionada para o forro do ambiente, a luz é refletida da bandeja de luz para o forro e deste para o plano de trabalho. Na hipótese da face inferior iluminar diretamente o plano de interesse, a luz é refletida an teriormente pelo piso exterior até atingir a bandeja. Existem perdas importantes neste processo. Como o potencial de iluminação das superfícies é diretamente relacionado ao seu brilho, ou seja, à luminância desta superfície, e existe uma razão π entre a iluminância e a lum inância, a cada reflexão o fluxo luminoso é dividido por π. Outro redutor é o coeficiente de reflexão da superfície, que também deve ser multiplicado a cada reflexão. Embora o ideal seja altos coeficientes de refle xão, na prática, a própria configuração que as bandejas normalmente assumem favorece o depósito de poeira e dificulta sua manutenção. Por fim, quando a superfície é difusora, o desempenho das bandejas está suj eito à lei do inverso do quadrado da distância, prejudicando sua contribuição principalmente nas áreas mais afastadas da abertura. Estas considerações não pretendem desencorajar sua utilização, mas alertar quanto a aspectos que devem ser levados em conta na fase de projeto para um bom resultado.


Devido às diversas perdas mencionadas, a luz solar direta é geralmente mais indicada para um bom aproveitamento da luz por reflexão. É mais fácil deixar a face refletora da bandeja exposta à radiação solar direta que à difusa. Embora haja um potencial significativo da luz difusa, se considerarmos o plano horizontal desobstruído, as diversas obstruções da abóbada celeste no entorno imediato da bandeja podem tornar desprezível sua contribuição no plano de trabalho. Já a luz solar direta pode atingir mais facilmente a bandeja e, mesmo com grande parcela da abóbada celeste obstruída, seu potencial permanece praticamente inalterado, se as obstruções não produzirem sombra diretamente na bandeja. Além disso, o alto potencial energético da radiação solar direta pode compensar as perdas ocorridas no caminho percorrido pela luz até atingir o plano de trabalho. O primeiro aspecto refere-se à geometria e ao tratamento da superfície refletora. Se esta for plana e próxima do difusor perfeito, a distribuição da luz refletida varia pouco e todas as superfícies atingidas receberão sempre a mesma parcela relativa de luz. Cabe observar q ue esta parcela é função do Fator de Configuração da superfície da bandeja em relação ao ponto atingido, estando sujeita à lei do inverso do quadrado da distância.

Figura 6.56 Superície Reletora Plana (Diusor Pereito). As regiões mais aastadas recebem menos luz que as regiões mais próximas da bandeja Fonte: Tips or Daylighting. http://windows.lbl.gov/daylighting/ designguide/designguide.html. Acesso 18/05/2011.

Portanto, embora a distribuição sofra pouca variação, a luminância não é constante nas superfícies banhadas por reflexão, e as regiões mais afastadas receberão menos luz que as regiões mais próximas da bandeja. Este fenômeno também depende da relação geométrica entre a superfície refletora da bandeja e a superfície receptora. Em outras palavras, importa verificar como uma superfície “enxerga” outra no espaço, o que irá determinar o fluxo luminoso em cada ponto da super fície receptora.

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Alterando apenas o tratamento da superfície refletora de difusor perfeito para refletor perfeito, a distribuição da luz refletida não é mais constante. Entretanto, como a lei da reflexão estabelece a igualdade entre os ângulos de incidência e reflexão, os raios de luz refle tidos definem uma região de luminância c onstante na superfície receptora, função apenas da posição relativa entre a fonte de luz e as superfícies, figura 6.57.

Figura 6.57: Superície Reletora Plana (Rel etor Pereito). Luminância constante no plano banhado por relexão. Fonte: Tips or Daylighting. http://windows.lbl.gov/daylighting/designguide/designguide.html. Acesso 18/05/2011.

Como os raios refletidos são para lelos, a lei do inverso do quadrado da distância não se ap lica. Este aspecto é vantajoso em relação ao difusor perfeito, pois os pontos mais afastados da bandeja, que normalmente são também os mais afastados das aberturas, podem ser mais bem iluminados se a bandeja de luz for projetada para tal. Por outro lado, se a fonte de luz for a radiação solar direta, a movimentação aparente do sol impossibilita direcionar a luz para uma única região no ambiente, se a superfície refletora for plana. Se considerarmos a superfície refletora curva, obtém-se bons resultados principalmente com a reflexão especular. Já para a reflexão difusa, esta alteração na superfície influenciará principalmente na distribuição da luminância na própria bandeja, pois sendo variável a inclinação dos raios incidentes, resultará em diferentes intensidades refletidas. O mesmo não ocorre com o refletor perfeito, pois os raios refletidos mudam apenas de direção, mantendo a intensidade. Desta forma, se considerarmos uma bandeja de luz com superfície próxima do refletor perfeito, trabalhando com a luz solar direta, é geometricamente possível projetar uma superfície refletora em que os raios refletidos banhem toda a superfície receptora, independente da posição solar.


Embora a concepção de uma superfície em tais condições requeira cálculos relativamente complexos e possa gerar resultados de difícil execução, como uma superfície de dupla cur vatura, diversas aplicações práticas podem ser aproveitadas se restr ingirmos o período de insolação e a região a ser atingida por reflexão. Desta forma, com a cur vatura em apenas uma direção da superfície amplia-se a área de abrangência, otimizando o desempenho da bandeja de luz, figura 6.58.

Figura 6.58: Superície Reletora Curva (Reletor Pereito). Maior área atingida por relexão. Fonte: Tips or Daylighting. http://windows.lbl.gov/ daylighting/designguide/designguide.html. Acesso 18/05/2011.

Uma dificuldade em posicionar as bandejas para um bom aproveitamento da luz deve-se ao fato dessas normalmente ficarem próximas à superfície receptora, como o forro do ambiente. Isso prejudica a distribuição do fluxo refletido, que fica concentrado nas imediações da bandeja e diminui em direção das áreas que justamente precisam de mais luz. Uma boa alternativa pode ser a utilização do peitoril c omo bandeja de luz, em substituição aos dispositivos horizontais instalados na parte superior da abertura.

Figura 6.59: Peitoril com Superície Reletora Horizontal. Maior possibilidade de ouscamento. Fonte: Lam, 1986.

Assim, tem-se um ganho significativo na relação geométrica entre os planos de interesse. Entretanto, devese observar a possibilidade de ofuscamento por esta opção, que pode ser contornada com a inclinação da superfície (Figuras 6.59 e 6.60).

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Figura 6.60: Peitoril com Superície Reletora Inclinada. Menor possibilidade de ouscamento. Fonte: Lam, 1986.

Superfícies prismáticas Superfícies prismáticas efetuam a transmissão da luz por refração. A direção dos raios luminosos é alterada ao passar pelos pequenos prismas de material transparente. O uso de painéis prismáticos, redirecionando a luz incidente para o teto, melhora sensivelmente a iluminação natural de áreas distantes das janelas, em espaços onde as aberturas tem pouca visão do céu por efeito de obstruções externas. Os sistemas prismáticos são muito usados na Europa, com destaque para a Alemanha, onde, devido à alta latitude, a disponibilidade de luz natural pode ser um problema em determinadas épocas do ano. Sua aplicação aparece numa variada tipologia de edificações, como aquelas situadas em ruas estreitas, fachadas de porões, edifícios industriais, hospitais e casas bi oclimáticas. Exemplo marcante e atual des ta tecnologia é o projeto de reabilitação tecnológica (retrofit) do Edifício Sede do Parlamento alemão em Berlin, Reichstag, do arquiteto Norman Foster.

6.2 Iluminação zenital 6.2.1 Características undamentais A iluminação natural zenital tem como uma de suas principais características uma maior uniformidade de distribuição da luz em relação à iluminação proveniente da lateral do edifício, uma vez que, em geral, as aberturas estão uniformemente distribuídas pela área de cobertura e suas projeções paralelas ao plano de utilização ou de trabalho (Figura 6.61). Outra característica relevante de distinção entre a iluminação zenital e a proveniente da lateral do edifício é a obtenção pela primeira de maiores níveis de iluminância sobre o plano de trabalho, devido ao fato de que, em geral, a iluminação zenital conta com o dobro de área iluminante de céu em relação às aberturas laterais (com exceção da tipologia de sheds).


Figura 6.61 Centro Borges: Shopping e Galeria, Buenos Aires. Fonte: Arqta. Joana Carla Soares Gonçalves.

Com relação a espaços de grandes dimensões, inclusive em altura, a utilização da luz natural zenital é a estratégia de projeto mais adequada, por serem estas áreas nor malmente destinadas a funções produtivas, laborativas, que exigem boa uniformidade e quantidade de luz, como, por exemplo, as atividades industriais (Figuras 6.62 e 6.63). Figuras 6.62 e 6.63: Galpão do porto, Montevidéu, Uruguai. Arqto. Eládio Dieste. Sheds em estrutura de tijolo. Fonte: Fotos cedidas pelo Proessor da FAU/USP Reginaldo Ronconi.

A iluminação zenital foi, e ainda é, muito utilizada ao longo da história da Arquitetura em grandes espaç os e átrios, atendendo com predominância às funções de circulação, estar, lazer e cultura, sendo que nestes casos, os aspectos de uniformidade e quantidade de luz não são os fatores mais determinantes na escolha desta estratégia, mas sim os efeitos da luz como instrumento fundamental da criação e valorização do espaço, principalmente em seus aspectos de monumentalidade (Figuras 6.64 a 6.71).

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Figuras 6.64 e 6.65: Pantheon, Roma - Cúpula (acima) e hall central (abaixo). Fonte: Fotos cedidas por Roberta Kronka, doutoranda da FAU/USP.

Figuras 6.66 e 6.67: Centro cultural Banco do Brasil, RJ. Cúpula (acima) e Hall central de convivência e exposição (abaixo). Fonte: Arqta. Joana Carla Soares Gonçalves.

Figuras 6.68 e 6.69: World Trade Center, Nova Iorque. Fonte: Arqta. Joana Carla Soares Gonçalves.


Figura 6.70 Estação Atocha, Madri. Fonte: Arqta. Joana Carla Soares Gonçalves.

Figura 6.71: Faculdade de Arquitetura e Urbanismo USP, Salão caramelo, rampas de circulação e ateliers no último pavimento. Fonte: Arqto. Nelson Solano.

Outro aspecto que merece atenção com relação ao uso da luz zenital é a maior necessidade de manutenção, porque os elementos utilizados neste tipo de iluminação precisam ser limpos com frequência, devido às posições de maior inclinação das super fícies iluminantes, diminuindo rápida e sensivelmente a transmissão da luz (Figura 6.72).

Figura 6.72: Faculdade de Arquitetura e Urbanismo USP Cobertura zenital em domus - perda de iluminação por alta de manutenção e deterioração natural do material. Fonte: Arqto. Nelson Solano.

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6.2.2 Tipologias de aberturas zenitais A distribuição da luz no interior de um local iluminado zenitalmente depende fundamentalmente de dois fatores: da forma das aberturas zenitais e da altura entre o plano de trabalho e o elemento zenital. Os desenhos das guras 6.73 a 6.78, apresentadas a seguir, ilustram a inuência de ambos os fatores.

Figuras 6.73, 6.74, 6.75, 6.76, 6.77 e 6.78: Ilustração das dierentes ormas de distribuição de luz para as tipologias teto de dupla inclinação (superior), lanternim (meio) e sheds (inerior). Destacam-se as dierenças de uniormidade em unção da variação de pé-direito. Fonte: Arqto. Nelson Solano.

As distintas tipologias convencionais de aberturas zenitais são: • Sheds (com superfícies iluminantes a 90º e inclinadas); inclinadas); • Lanternins (com (com superfícies iluminantes iluminantes a 90º e inclinadas); • Teto de dupla inclinaç inclinação; ão; • Domos, clarabóias ou cúpulas. cúpulas. Os elementos tipo ti po “shed” “shed”,, “lantern “lanternim” im” e tetos de dupla inclinação incli nação são os mais utilizados util izados em edifícios edifíc ios industriais industriai s e estações de transporte (principalmente ferroviárias) (Figuras 6.79 a 6.82). Os domos, clarabóias, cúpulas e também os tetos de dupla inclinação são muito utilizados em galerias, museus, shoppings, e grandes espaços de lazer, estar e cultura (Figura (Figurass 6.83a 6.86).


Figura 6.79: Sheds gal pão industrial, Santo André, SP. SP. Fonte: Arqto. Nelson Solano.

Figura 6.80: Victoria Station, Londres. Teto de dupla inclinação – acesso principal de embarque. Um dos principais exemplos da Arquitetura de erro e vidro inglesa. Fonte: Arqta. Joana Carla Soares Gonçalves.

Figura 6.81: Sheds do I nstituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT), São Paulo. Perda de luz por alta de manutenção. Fonte: Arqto. Nelson Solano.

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Figura 6.82: Estação de Luz, São Paulo. Um dos paradigmas da Arquitetura de erro e vidro no Brasil – 1901. Fonte: Arqto. Nelson Solano.

Figuras 6.83 e 6.84: Iluminação zenital por cúpulas. Tate Galery, Londres (esquerda), e Centro Cultural Banco do Brasil, Rio de Janeiro (direita). Fonte: Joana Carla Soares Gonçalves.

Figura 6.85: The Galery, Londres. Intervenção do arqto. James Stirling - hall de circulação e exposição. Fonte: Arqta. Joana Carla Soares Gonçalves.


Figura 6.86: Pinacoteca do Estado de São Paulo, São Paulo. Intervenção do arqto. Paulo Mendes da Rocha - clarabóia central do hall de circulação e exposição. Fonte: Arqto. Nelson Solano.

A luz natural zenital pode ser utilizada par a o enriquecimento da qualidade ambien tal de espaços semi ou inteiramente enterrados, como estações de metrô e galerias. Nestes contextos, a luz é o principal agente de comunicação entre interior e exteri or, localizando as pessoas no tempo e no espaço, e sendo propiciada por sistemas zenitais que se concentram normalmente nos pontos de acesso, circulação e transição entre os diferentes ambientes (Figuras 6.87 e 6.88).

Figura 6.87: Acesso ao pavimento enterrado do Shopping Hard Rock Caé, Buenos Aires. Fonte: Arqta. Joana Carla Soares Gonçalves.

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Figura 6.88: Estação Sé do Metrô, São Paulo. Iluminação zenital no cruzamento de linhas, alcançando todos os pavimentos do sub-solo. Fonte: Arqto. Nelson Solano.

Características dos diferentes elementos zenitais Os diferentes tipos de elementos zenitais podem ser comparados entre si, tanto no aspecto referente ao nível de iluminância, quanto no da uniformidade de iluminaçã o que eles fornecem ao plano de trabalho e ainda, em relação à características de manutenção e custo. As características descritas abaixo, para cada um das tipologias zenitais, são direcionadas direcionadas para ambientes que têm o caráter produtivo-lab produtivo-laborativo orativo e obedecem aos critérios de desempenho a seguir especificados: • Do ponto de vista da iluminação: a não incidência incidência direta de radiação solar no plano de trabalho trabalho para evitar-se contrastes excessivos e ofuscamento; • Do ponto de vista da condição térmica (considerando-se as características dos principais climas brasileiros): a não entrada de radiação solar direta no ambiente nos períodos quentes do ano e entrada de radiação solar direta no ambiente nos meses frios. Sheds O elemento zenital tipo “shed” “shed” terá melhor desempenho quando orientado a Sul para latitudes compreendidas entre 24º e 32º, no caso do Brasil. Nesta condição, fornecerá fornecerá iluminação unilateral difusa durante a maior parte do ano, com exceção no período de meados de dezembro a início de janeiro, nas primeiras


horas da manhã e últimas horas da tarde, evitando, portanto, na maior parte do ano, o ofuscamento dos usuários provocado pela incidência da luz solar direta no plano de trabalho. Mesmo para o referido período de incidência direta, a penetração do sol será mínima por causa dos grandes ângulos de incidência dos raios solares, praticamente tangentes à super fície iluminante, aumentando desta forma a reflexão dos raios solares, figuras 6.89 a 6.94. Para as latitudes compreendidas entre 0º e 24º S, a orientação dos sheds para sul não usufruirá da vantagem da luz difusa. Desta maneira, para qualquer orientação que eles tiverem, dever-se-á tomar as devidas precauções para proteção contra a luz solar direta (por exemplo, por meio de quebra-sóis corretamente projetados ou, então, por meio da escolha de vidros difusores).

Figura 6.89: SESC Pompéia - centro de cultura, esporte e lazer, São Paulo. Vista aérea dos sheds. Fonte: Foto cedida por Maria Cristina Savaia Martini.

O elemento zenital tipo shed - com superfícies iluminantes verticais - necessita menor manutenção quando comparado a outros tipos de aberturas com superfícies iluminantes inclinadas ou horizontais, já que as superfícies verticais estão menos expostas à sujeira (retirada pela água da chuva). Para manutenção das superfícies interiores e exteriores, devem-se prever acessos (por exemplo, passarelas) projetados para este fim. “Os elementos zenitais tipo “shed” fornecem uma iluminação em torno de três quartos do valor obtido com a mesma superfície iluminante localizada continuamente sobre um teto horizontal” (MASCARÓ, 1975).

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Figura 6.90: SESC Pompéia - centro de cultura, esporte e lazer, São Paulo. Vista interna. Fonte: Foto cedida por Maria Cristina Savaia Martini.

Figuras 6.91 e 6.92: Sheds com inclinação de 60º e 90º. Fonte: Arqto. Nelson Solano.

Figura 6.93: Vista externa dos sheds - Indústria Brascam, Santo André - SP. Fonte: Arqto. Nelson Solano.


Figura 6.94: Iluminação zenital para indústria Brascam, São Ber nardo, SP. Requisitos luminotécnicos: bom nível de iluminância e boa uniormidade. Fonte: Arqto. Nelson Solano.

Lanternim O elemento zenital tipo “lanternim” caracteriza-se por duas faces opostas e iluminantes, conforme mostrado nas figuras 6.95 e 6.96. Considerando-se os aspec tos lumínicos e térmicos para cl imas quentes como os do Brasil, a melhor orientação para as áreas iluminantes é a N-S, sendo que para a face Sul valem as observações feitas para a tipologia shed e para a face Norte é essenc ial o tratamento da insolação. Como solução ideal a sugestão seria a colocação de quebra-sol com ef iciência de controle da radiação para os períodos quent es associada à utilização de vidros difusores para se evitar o ofuscamento e, ao mesmo tempo, propiciar os ganhos de calor nos períodos frios. Evidentemente, uma definição mais precisa sobre a melhor solução dependerá de uma análise mais detalhada para cada caso de projeto.

Figuras 6.95 e 6.96: Elementos tipo lanternim, vertical (acima) e inclinado (abaixo). Fonte: Arqto. Nelson Solano.

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As figuras 6.95 e 6.96, acima, ilustram as relaç ões de proporção entre espaçamento dos element os zenitais e o pé -direito dos ambientes, relações estas recomendadas para projeto de lanternins, objetivando uma maior eficiência luminotécnica. O elemento tipo “lanternim”, com superfície iluminante vertical equivalente a de um teto de dupla inclinação proporciona entre a metade e a terça parte da iluminação obtida com esses elementos (MASCARÓ, 1975).

Figura 6.97: lanternim, Indústria Antártica, São Paulo. Fonte: Arqto. Nelson Solano.

Teto de Dupla Inclinação, Domus, clarabóias e cúpulas “O teto de dupla inclinação possui quase a mesma eficiência de um teto horizontal com superfícies envidraçadas, em termos do fluxo luminoso utilizável sobre o plano de trabalho para uma mesma superfície iluminante zenital” (MASCARÓ, 1975). Ambos devem ser utilizados com muito critério e cuidado, em função da maior vulnerabilidade que apresentam do ponto de vista térmico. Não podemos esquecer que um nível maior de iluminância (lux) também significa maior ganho de calor e, portanto, problemas térmicos, acarretando maior desconforto para o usuário, incremento do uso do ar-condicionado e, consequentemente, maior consumo de energia (Figura 6.98).


Figura 6.98: Domo do Museu Brasileiro da Escultura. Arquiteto Paulo Mendes da Rocha. Fonte: Arqto. Nelson Solano.

Figura 6.99: Teto de dupla inclinação. Fonte: Arqto. Nelson Solano.

A figura 6.99, acima, ilustra as relações de proporção entre espaçamento dos elementos zenitais e o pédireito dos ambientes, relações estas recomendadas para projeto teto de dupla inclinação, objetivando uma maior eficiência luminotécnica (MASCARÓ,1975). Outro aspecto importante desta questão é o fato da maior dificuldade de sombreamento desses elementos zenitais, o que reduz consideravelmente a iluminância no local. Para resolução do problema térmico, uma das alternativas é a c olocação de elementos de sombreamento sobre a c obertura (como, por exemplo, grelhas metálicas difusoras).

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Figura 6.100: Galeria comercial em Londres. Fonte: Arqta. Joana Carla Soares Gonçalves.

Figura 6.101: Galeria Vittirio Emanuelle, Milão. Fonte: Arqta. Joana Carla Soares Gonçalves.

Deve-se lembrar também que tanto essa tipologia quanto as clarabóias, os domos e as cúpulas requerem maior manutenção devido à posição mais horizontal das superfícies iluminantes. Os elementos “teto de dupla inclinação” e “domo” não devem ser utilizados no Brasil com áreas maiores que 10% que a projeção da área da cobertura (ou piso).


Quanto aos aspectos de manutenção, os elementos zenitais com super fícies iluminantes horizontais apre sentam uma maior dificuldade de limpeza em relação aos elementos com superfícies ver ticais. Quanto maior a dimensão do elemento horizontal, maior essa dificuldade dificuldade..

Figura 6.102: Detalhe do domo do Aeroporto de Standstead, Inglaterra. Arqto. Norman Foster. Fonte: Arqta. Joana Carla Soares Gonçalves.

Figura 6.103: Biblioteca Nacional de Berlim, arqto. Hans Sharon, inal dos anos 60. Iluminação zenital natural em domos como estratégia undamental de concepção do espaço. Fonte: Arqta. Joana Carla Soares Gonçalves.

Átrios Os átrios são espaços adjacentes às partes interiores de uma edificação, que combinam sistemas laterais e zenitais de captação da luz natural (Figuras 6.106 e 6.107). A avaliação do desempenho de átrios na captação e distribuição da luz é bem complexa, envolvendo orient ação e forma da abertura zenital, em comb inação com a geometria interna do átrio e as características de suas paredes laterais e piso. Paredes laterais de átrios revestidas em cores escuras reduzem sensivelmente a quantidade de luz refletida. À medida que cresce a profundidade da cavidade, aumenta a importância da reflexão na função de levar luz natural às partes internas das edificações. Grandes áreas envidraçadas voltadas para o interior de átrios restringem a capacidade de reflexão de luz para as partes mais baixas.

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Como recurso na composição geométrica do volume interior, fachadas internas em forma escalonada maximizam a visão do céu para todos os pavimentos, seguindo o mesmo princípio aplicado a edifícios situados em ruas estreitas, com dimensões até ver tiginosas, que sofrem problemas de pouca disponibilidade de luz natural. As paredes internas ao átrio, das partes mais altas do mesmo, onde o bom acesso da luz é garantido pela própria proximidade proximidade com a abertura zenital, possuem uma responsabilidade responsabilidade maior com a reflexão para as partes de médias e baixas alturas. Desta forma, a proporção entre paredes opacas, ou seja, superfícies reflexivas e área de transparência determ inam o potencial de luz refletida. A proximidade com a aber tura traz o possível risco de ofuscamento por excesso de luz, que deve ser considerado na configuração da abertura zenital e das partes par tes superiores das fachadas internas, podendo ser evitado, por exemplo, com o uso de telas. As figuras 6.104 e 6.105, apresentam o edifício sede da concessionária de energia elétrica da Inglaterra, Powergem, considerado um modelo para novos edifícios energeticamente eficientes, utilizando a iluminação e ventilação natural como estratégias fundamentais do partido arquitetônico. Figuras 6.104 e 6.105: Ediício sede da empresa Powergen, arqtos. Benntts Associates, Westwood Business Park, Conventry, Inglaterra. Ediício em construção mostrando o átrio central (acima) e o ediício em uso (à direita). Fonte: Arqta. Joana Carla Soares Gonçalves.

Figura 6.106: Átrio de complexo de escritórios, imediações de Londres. Fonte: Arqta. Joana Carla Soares Gonçalves.


Figura 6.107: Átrio do ediício de escritórios Victoria Station, Londres. Fonte: Arqta. Joana Carla Soares Gonçalves.

O piso inferior do átrio exerce influência fundamental na reflexão de luz para as salas do nível térreo, devendo também ser tratado em cores claras. Por estabelecerem uma forte relação com a luz refletida, as salas dos primeiros níveis recebem distribuições de iluminâncias mais homogêneas que os pavimentos superiores. superiores. Dutos de luz No sistema de dutos de luz, a luz do sol é coletada por espelhos ou lentes e levada, através de várias reflexões ao longo de canais verticais (dutos), até áreas de pavimentos inferiores onde o acesso de luz por meio de fachadas ou coberturas é difícil ou inexistente. Para eficiênc ia deste sistema, é importante o trata mento das faces internas do duto em cores claras, maximizando as reflexões da luz natural até a chegada ao ambiente ao qual ela se destina. Esse mecanismo, funcionando satisfatoriamente para a reflexão da luz difusa, demonstra um efeito ainda mais eficiente no caso da luz direta captada na extremidade superior do duto. Dessa maneira, área s que nunca “veriam” a luz natural, poderiam poder iam ser ser vidas não somente de luz, l uz, mas também, de raios solares. As figuras abaixo, 6.108 e 6.109, il ustram um projeto de uma escol a na cidade de Águeda, em Portugal, cuja estratégia de projeto para captação da luz natural inclui o uso de duto de luz.

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Figura 6.108: Esquema ilustrativo do uncionamento do duto de luz mostrando a capacitação de luz e sua condução até o pavimento térreo. Fonte: GONÇALVES, Helder et alii.

Figura 6.109: Foto ilustrativa da chegada da luz natural na sala de aula do pavimento térreo através do duto de luz. Fonte: GONÇALVES, Helder et al. Ediícios Solares Passivos em Portugal, p. 60.

6.3 Parâmetros de cálculo e dimensionamento da iluminação natural 6.3.1 Iluminação lateral Uma primeira aproximação para o correto dimensionamento das aberturas é o pré-dimensionamento que pode ser feito, levando-se em conta os valores da superfície envidraçada/superfície de piso, indicados na tabela 6.1. Estes valores representam os limites entre os quais está assegurado um nível mínimo de iluminação e não ocorrem excessos de ganhos ou perdas térmicas. Obviamente, este enfoque de “proporção de áreas” só


faz sentido quando estamos nos referindo ao uso da luz natural aplicada a locais de atividades laborati vas, produtivas e com necessidade de acuidade média e alta, como, por exemplo, salas de aula e escritórios. Para o outro tipo de concepção de luz na Arquit etura, que se refere às atividades ativi dades de lazer, culto religioso e estar, a discussão sobre s obre “proporção “proporção de áreas” áre as” não faz sentido. senti do.

Tabela 6.1: Pré-dimensionamento das Aberturas Fonte: MASCARÓ, Lúcia E. R. de. Ilumin ação Natural nos Ediícios, FAU/USP, FAU/USP, s/d.

Caso se queira um dimensionamento mais preciso das aberturas do ponto de vista luminotécnico, o que seria inclusive necessário para uma etapa mais detalhada do projeto arquitetônico, deveremos deveremos adotar algum outro método para fazê-lo. Estes podem ser gráficos, analíticos ou computacionais. A seguir, vamos discorrer sobre os aspectos conceituais e quantitativos fundamentais que estruturam qualquer método existente para dimensionamento de aberturas laterais do ponto de vista da luz natural: 1. A avaliação quantitativa medida em nível de iluminância (lux) de um determinado local deve ser feita ponto a ponto já que a distribuição da luz natural é muito mutável nos diferentes pontos de um determinado local, principalmente à medida que nos afastamos da janela; 2. Para cada ponto estudado estudado,, podem acontecer três condições distintas: a. Somente contribuição da luz que vem da abóbada celeste chamada Componente Celeste (C.C.), mais a contribuição da luz refletida que vem das super fícies do local denominada Componente de Reflexão Interna (C.R.I.);

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b. Somente contribuição da luz que vem de obstruções externas denominadas Componente de Reflexão Externa (C.R.E.) mais a contribuição da luz refletida que vem das superfícies do local denominada Componente de Reflexão Interna (C.R.I.); c. Tanto a contribuição da luz que vem da abóbada celeste (C.C.) quanto de obstruções externas (C.R.E.), e mais a contribuição da luz refletida que vem das superfícies do local (C.R.I.); Portanto, qualquer método de dimensionamento da iluminação natural deve, nos seus procedimentos de cálculo, possibilitar a avaliação dessas três contribuições distintas de luz natural: • A parte da luz que vem da abóbada; • A parte da luz que vem das obstruções externas; • A parte da luz que vem por reflexão das superfícies internas. Outras Variáveis de Cálculo • Área: Tanto para se estimar a contribuição da luz natural que vem diretamente da abóbada celeste, quanto aquela que vem por reflexão de obstruções externas e das superfícies internas, a área é uma variável fundamental. Ou seja, num determinado ponto, quanto maior a área de abóbada celeste visível, maior será a quantidade de luz proveniente dela e que chega neste ponto. O mesmo raciocínio vale para a obstrução externa e para as superfícies internas. As áreas de céu visível e de obstrução externa dependem diretamente da área envidraçada, ou seja, da área efetiva de abertura. Para facilitar os cálculos, normalmente adota-se “a área de buraco” e, posteriormente, se corrige este valor com um coefici ente de correção chamado Coeficiente de Caixilho (relação entre área envidraçada e área de buraco); • Nível de Iluminância da Abóboda Celeste e da Luz Solar Direta: Para a contribuição da luz que vem da abóbada uma variável fundamental é sua luminância, ou seja, a quantidade de luz que ela emite. Isto vai depender, evidentemente, do tipo de céu e de clima (portanto, da localidade para a qual estamos projetando) e da hora do dia e época do ano; • Cor: Outra variável important e é a cor das paredes, tanto das obstruções externas quanto das paredes internas do local. Se estamos falando em contribuição de luz refletida (CRE e CRI), estamos nos referindo, automaticamente, a cores;


• Tipo de material iluminante: Outra variável de cálculo é o tipo de material iluminante utilizado nas aberturas (vidros, policarbonatos,etc.). É óbvio que quando trocamos o tipo de vidro alteramos automaticamente a quantidade de luz que penetra no ambiente. Esta variável é avaliada pelo coeficiente de transmissão das superfícies iluminantes. Este dado é encontrado facilmente nos catálogos dos fabricantes, mas o problema é confiar nos valores apresentados, pois estes nem sempre são corretos; • Perda de luz por sujeira: Outra variável que interfere nos valores finais de iluminâncias em cada ponto do local e que deve, portanto, ser considerada nos cálculos, independentemente do método utilizado, é a perda de luz devido à sujeira da superfície iluminante, dada por um coeficiente de manutenção. Obviamente, este vai depender da posi ção do vidro (se na vertical, incli nado ou na horizontal), do tipo de conservação dada ao local em questão e também da própria atividade, pois algumas podem produzir muitos poluentes, como, por exemplo, serrarias e alguns tipos de indústrias; • Perda de luz pelos elementos de controle (sombreadores): Uma última variável de cálculo é a presença ou não nas janelas de cortinas, persianas ou brises (quebra-sóis), que podem alterar a quantidade de luz natural que penetra num deter minado ambiente. Esta variação é introduzida nos cálculos p or meio de um fator de sombra. O maior problema, do ponto de vista metodológico, é que não existem dados disponíveis sobre a redução de luz em função das inúmeras e diversificadas tipologias de elementos sombreadores. Metodologicamente, uma das alternativas que se utiliza é considerar os elementos de controle como obstruções externas e, portanto, sendo incorporados à variável CRE - Componente de Reflexão Externa. Em síntese, podemos resumir o cálculo da iluminação natural por aberturas laterais por meio da seguinte fórmula: CLD = (CC + CRE + CRI) . τ . k1.K2. Fs Sendo: • CLD = Coeficiente de Luz Diurna (ou F.L.D = Fator de Luz Diurna) que representa a porcentagem da luz externa disponível que incide diretamente num determinado ponto estudado. Unidade = %; • CC = Componente Celeste, significando a porcentagem de luz proveniente da abóbada que incide diretamente num determinado ponto estudado. Unidade = %;

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• CRE = Componente de Reflexão Externa, representando a porcentagem da luz externa por reflexão que incide diretamente num determinado ponto estudado por meio das obstruções ex ternas. Unidade = %; • τ = Perda de luz devido à transmis são do vidro. Unidade = %; • k1 = Perda de luz devido à obstrução pelo caixilho, ou seja, pelo fato da área iluminante não ser igual àquela de buraco (coeficiente de caixilho). Unidade = %; • K2 = Perda de luz devido à sujeira dos vidros (coeficiente de manutenção). Unidade = %; • Fs = Perda de luz devido à presença de cortinas, persianas e quebra-sóis (Fator de Sombra). Unidade = %.

6.3.2 Iluminação zenital De maneira geral, os parâmetros e conceitos discutidos na seção anterior para iluminação lateral podem também ser aplicados em iluminação zenital. Entretanto, as peculiaridades já discutidas da iluminação zenital inuenciam em certos aspectos do cálculo luminotécnico, conforme segue: • Nos locais iluminados zenitalmente, como consequência de uma maior uniformidade de iluminação obtida sobre o plano de trabalho, são adotados valores médios em lugar de mí nimos para o coeficiente de luz diurna (CLD); • Como normalmente não existem obstruções, a componente de reflexão externa (CRE) é nula. Entretanto, em alguns casos como clarabóias, lanternins e sheds, pode haver interferência pelo próprio desenho do elemento; • Por ser geralmente aplicada em grandes ambientes, a componente de reflexão interna (CRI) na iluminação zenital é muito pequena, pois as paredes estão muito distantes umas das outras; • Embora o ofuscamento provocado pela abertura seja mais bem controlado, a iluminação zenital está mais vulnerável à penetração solar. Os coeficientes redutores também apresentam características específicas que por vezes dependem da tipologia adotada. Por exemplo, para domos, aplica-se o coeficiente de obstrução interna do poço, que é função do coeficiente de reflexão das muretas later ais e da relação entre a área vertical e a área da base do poço. Pela dificuldade de acesso, o coeficiente de manutenção poderá ter m aior influência, devendo-se observar os períodos de limpeza e a agressividade do meio.

7 ILUMINAÇÃO NATURAL E ARTIFICIAL: CONSUMO ENERGÉTICO 7.1 Luz e consumo energético Os sistemas de luz articial são agentes de peso no consumo de energia total de edicação, principalmente em edifícios não residenciais. Estudos simulados para áreas de escritórios com 54m2, em três c idades de climas distintos - Atenas, Londres e Copenhague - indicaram que nos três casos o sistema de luz articial contribuiu para 50% do consumo total de energia elétrica. Em cidades de clima frio, edifícios de plantas profundas, com áreas extensas fora do alcance da luz natural, podem ter um consumo energético para iluminação articial maior que o referente ao aquecimento nos meses de inverno. Enquanto que no verão, o excesso de calor gerado pela luz articial fatalmente resulta em aumento da demanda energética dos sistemas mecânicos de resfriamento. Atualmente, metade da energia consumida na Europa e nos Estados Unidos é destinada a edifícios. Em São Paulo, 40% do consumo de energia elétrica acontece dentro de quatro paredes, ou seja, em edifícios em que a maior preocupação ainda são as questões de aspecto ex terior. Consequentemente, esses índices podem ser drasticamente reduzidos com a diminuição da dependência dos sistemas artificiais de climatização e iluminação. Tem-se observado que, em países de clima quente, nos edifícios de uso público (escolas principalmente), a preocupação com o superaquecimento devido a ganhos de radiação solar direta tem levado ao uso de proteções solares superdimensionadas. O resultado é o bloqueio do acesso da mínima quantidade de luz natural requisitada para o cumprimento das tarefas, implicando uso permanente dos sistemas artificiais de iluminação e consequentes aquecimento e gasto de energia desnecessários. Não existem muitos exemplos de edifícios não residenciais onde a luz natural pode substituir por completo os sistemas de luz ar tificial, mesmo durante as horas do dia. Porém, da mesma maneira, existem poucas tipologias de edificação onde a luz natural não possa ter uma contribuição substancial. Em hospitais, de 20 % a 30% da eletricidade usada pode ser atribuída à iluminação art ificial; em fábricas, 15%, em escolas, de 10% a 15%. Estes valores não significam que a economia de energia em iluminação artificial nestes exemplos

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é menos significativa do que em escritórios (50%). Um hospital ou uma fábrica consome enormes quantidades de energia em outras atividades, como aquecimento, esterilização e funcionamento de máquinas, fazendo dos valores de 15% a 30% atribuíveis à iluminação, uma economia interessante no consumo de energia e custos totais da edificação.

Figura 7.1: Biblioteca Nacional de Del t: Holanda. Vista do elemento zenital com integração com a artiicial. Fonte: Arqto. Gustavo Brunelli.

Figura 7.2: Biblioteca Nacional de Delt: Halanda. Vista interna. Fonte: Arqto. Gustavo Brunelli.

Em edifícios não residenciais, o uso da luz natural, em combinação com a artificial, pode alcançar economias de 30% a 70%, desde que garantido o controle eficiente do sistema e especificação de ponta das suas instalações (Figuras 7.1 a 7.4). Em c asas e apartamentos, apartame ntos, o potencial de economia de energia é bem menor, porém um bom aproveitamento da luz diurna em geral e dos raios solares diretos exerce um importante e positivo impacto na qualidade dos espaços e vida dos usuários. Projetos desenvolvidos, desenvolvidos, considerando a busca da luz natural, chegam a alcançar a iluminância requisitada nos interiores de 80% a 90% das horas diurnas do ano, economizando consideráveis quantidades de energia elétrica.


Figura 7.3: Ove Arup Partners: Inglaterra. Vista Exterior. Fonte: Arqta. Alice Hish.

Figura 7.4: Ove Arup Partners: Inglaterra. Vista Interior. Foto: Arqta. Alice Hish.

O potencial de economia através do uso da luz natural é determinado pel os fatores de localização geográfica, clima, uso e características físicas do projeto. A tecnologia da transparência, com novos tipos de vidros e sistemas de construção de fachadas, tem acompanhado as pressões de uma consciênc ia “verde” de economia de energia e menor impacto ambiental. Nos trabalhos e propostas de Norman Foster, encontrados para algumas cidades da Inglater ra e Alemanha, são apresentados,, experimentos nessa área, com projetos e ideias de fachadas contínuas de vidro, que reguapresentados lam a transmissão de luz e calor, evitam condensação e constituem boa barreira acústica. Este é o caso do Parque Científico e Comercial de Duisburg Duisburg,, na Alemanha.

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As responsabilidades futuras para com o meio ambiente natural e urbano, determinadas a poupar as reservas naturais de seu esgotamento e poluição, são as novas metas da tecnologia da nossa sociedade, a fim de beneficiar e preservar o bem-estar de todos. Segundo o filósofo Michael Foucau Foucault, lt, “a “a tecnologia deve ser social antes ante s de ser técnica”. técnica”.

7.2 Iluminação suplementar artifcial para interiores Com o desenvolvimento da Arquitetura na sua multiplicação de funções, na sua concepção e uso do espaço, novos requisitos em termos de iluminação fizeram-se presentes, principalm ente a partir da 2a Guerra Mundial. Respostas fizeram-se necessárias necessár ias em relação a todos os fatores que direta ou indiretamente dizem respeito ao correto desempenho do ambiente sob o ponto de vista da iluminação, tanto natural como artificial. A partir da 2a Grande Guerra um enorme avanço foi sentido, principalmente com relação à tecnologia da iluminação artificial. artifi cial. Novas fontes de luz surgiram para responder aos novos requisitos requisitos impostos pelo setor produtivo e de serviços. Se antigamente, sob o ponto de vista econômico, níveis de 300 - 500 l ux eram duas a três vezes maiores do que os considerados economicamente justificáveis, hoje tais níveis são normais em qualquer edifício devido ao próprio desenvolvimento desenvolvimento tecnológico na área (novos tipos de lâmpadas e luminárias, mais eficientes, mais aprimoradas e de menor custo). Este avanço tem sido mais significativo nos últimos 10 anos. Nos dias de hoje, o aspecto da integração entre natural e ar tificial assume importância cada vez maior, principalmente nos últim os três ou quatro anos quando se começou no Brasil a falar mais sistematicamente sobre conservação e racionalização do uso de energia elétrica. A partir daí a Iluminação Suplementar torna-se parâmetro importante de projeto em nossos edifícios. Para que consigamos um nível de iluminância satisfatório nas partes mais profundas de um ambiente relativamente grande, somente através da iluminação natural; digamos 500 lux para um local cuja atividade é de leitura e escrita, precisaremos de uma área de abertura muito grande o que nos levaria, automaticamente, ao problema do desconforto visual, devido aos contrastes excessivos entre áreas próximas e afastadas da janela, jane la, assim as sim como c omo a um prov provável ável deslu d eslumbr mbramen amento to com rela relação ção à visão vi são da abóba a bóbada da celeste cel este (le (lembre mbremos mos que a adaptação visual será influenciada pela quantidade de céu visível, através das aberturas e pela sua luminância, assim como pelas condições internas do ambiente). Além desse problema, poderíamos ter, dependendo da orientação da fachada, um excessivo ganho térmico, o que agravaria as condições internas de conforto.


Na maioria dos casos, um edifício é incapaz de responder aos problemas da iluminação somente através da luz natural. Para todo projeto existe a condição natural de utilização do edifício de dia e à noite. Essa dupla condição de uso é de importância fundamental para a iluminação e tem sido muito pouco estudada. Geralmente, os arquitetos não se preocupam com o modo como o edifício será utilizado à noite, que características ele assume quando está sob condições totalmente diversas para as quais foi “projetado” “projetado”.. Como vemos a iluminação ar tificial pode ser, quando utilizada com critério, um apoio fundamental para a iluminação natural, apoio muitas vezes indispensável para os casos onde ambas têm que ser utilizadas de uma forma conjunta48. Dentro da relação entre iluminação natural e artificial, colocaríamos a seguinte premissa básica: É a luz natural que caracteriza o espaço. A ar tificial é um apoio necessariamente subordinado subordinado a ela. Esta premissa é realmente polêmica e deve ser relativizada. Primeiro, lembrando-se da condição noturna, quando a luz natural já não está presente. Segundo, considerando-se considerando-se casos onde, pelas características do edifício, a luz natural não pode chegar. Apesar de tal posicionamento parecer bastante lógico para nós, habitantes dos trópicos, vemos que em outros países, por exemplo, nos EUA a filosofia que rege tal relação é totalmente oposta a ele. Lá, acredita-se que as melhores e mais confortáveis c ondições internas podem ser atingidas muito mais com a iluminação artificial artifici al do que com a natural. A luz natural é considerada um impor tuno, um aborrecimento que deve ser eliminado. Esta filosofia foi muito explícita, principalmente até a década de 70, mas a partir da crise mundial do petróleo, começou a ser gradativament gradativamentee revista. Logicamente,, tal posição baseava-se numa estrutura social com tecnologia altamente desenvolvid Logicamente desenvolvida, a, mecanicista e artificial e com uma condição econômica que podia arcar com os altos custos que tal visão acarretava, junte-se a isso, o fato dela se apoiar também em alguns fundamentos climáti cos bem definidos. Acreditamos que nossa realidade seja muito diferente, tanto do ponto de vista tecnológico, quanto econômico e climático. Devemos tomar m uito cuidado, pois dentro do imperialismo tecnológico que reina sobre nós, é muito frequente que princípios alheios aos nossos sejam colocados como sendo os mais corretos. Se fizermos uma autocrítica, veremos que mesmo para nós a influência da luz natural nos locais de trabalho está se reduzindo ao mínimo. As janelas estão começando a ser consideradas simplesmente meio de Assim como a Arquitetura deveria manipular a luz natural de uma orma totalmente dierente do que az hoje, a iluminação artifcial também deveria ser concebida de uma maneira diversa, com novos critérios qualitativos e quantitativos de projeto. 48

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contato visual com o exterior ou elemento plástico-estético de composição de de fachada. Não quero dizer que esses dois aspectos menci onados não sejam importa ntes. Mas daí a se relegar a um plano secundário a característica básica da janela é um grande equívoco. O uso indiscriminado da iluminação artificial tem consequências sérias do ponto de vista econômico, pois implica em gasto excessivo, desperdício desperdício de energia e maiores custos de instalação e manutenção. Quando abordamos a relação existente entre iluminação natural e artificial, um novo aspecto faz-se presen te. Hopkinson (1975) o coloca com muita clareza quando diz: “Quando “Quando um local é inteiramente iluminado pela luz natural, o arquiteto determina muito do caráter do espaço pelo modo como ele desenha e aloca as janelas... Se, entretanto, ele pode projetar as janelas em função também da iluminação art ificial, ele pode ter uma nova liberdade de expressão, e realiz ando dessa forma, pode assegurar melhores condições visuais e ausência de ofuscamento devido ao céu” 49. A Iluminação Suplementar ou Complementar vai exigir uma habilidade muito maior no projetar do que desenharmos para condições totalmente artificiais. Na realidade, a concepção dada à iluminação em qualquer projeto tem de ser única, ou seja, a iluminação natural deve ser pensada juntamente com a artificial para que possamos propor uma solução integrada. O que, portanto, podemos chamar de desenho integrado deve ter alguns princípios fundamentais que o regem. A técnica de se integrar a I luminação Artificial com a Natureza é denominada Iluminação Artificial Suplementar Permanente para Interiores - IASPI (Permanent Suplementar y Artificial Lighting for Interiors - PSALI). A IASPI é um sistema para integração da luz natural com a artificial no início de um projeto de arquitetura. Desenvolvido na Inglaterra, no Building Research Establishment, ele se baseia tanto nas considerações subjetivas da aparência do local assim como na previsão dos níveis necessários de iluminância - os dois requisitos fundamentais da IASPI que mencionaremos mais detalhadamente a seguir. A IASPI seria composta, mais claramente, de recomendações que obedeceriam a princípios básicos da relação iluminação artificial-natural. Apesar disso, muitos aspectos dessa relação ainda exigem estudos 49

Hopkinson, R.G. Architectural Phisics: Lighting, p.303.


intensos, fazendo com que muitos desses sejam determinados ainda empiricamente, através de uma prática profissional consciente e aguçada. O princípio básico da Iluminação Suplementar obedece dois requisitos fundamentais: 1. O nível de iluminância necessário e exigido pela função em questão; 2. A relação de luminância entre a parte do local iluminado com a luz natural e artificial. Contrastes que visam à correta adaptação do olho a duas condições distintas de iluminação. Como síntese desse princípio, Hopkinson (1975) afirma que “a Iluminação Suplementar deve ter um nível suficientemente alto para estabelecer um equilíbrio de adaptação entre as partes mais iluminadas do ambiente perto da janela e as artificialmente iluminadas nas partes mais distantes daquela. Esse nível é determinado não necessariamente somente pela tarefa visual a ser desenvolvida na parte remota do ambiente, mas pela sensação subjetiva de ajustamento de contrastes”. Obedecendo tais princípios podemos dizer, portanto, que a IASPI, em síntese, nos possibilita: a) Um nível constante de iluminação Suplementar; b) A luz necessária para aumenta r a luminosidade aparente do local até um nível que assegure que não há áreas escuras no ambiente; c) Uma luminância adequada que contrabalanc e o desconforto causado pelo céu visível através da janela 50. A solução de um projeto de iluminação suplementar, quando erroneamente interpretado, pode se basear somente pelo primeiro princípio mencionado acima. Na realidade, a solução do problema vai mais além. Hopkinson (1975) adverte: “A forma mais simples de se usar a iluminação ar tificial junto à natural é se prover uma instalação que possibilite uma uniformidade sobre todo o local, de um nível da mesma ordem do nível médio da luz natural nas partes melhores iluminadas. Essa instalação é usada durante o dia e durante a noite. De dia as áreas mais perto da janela receberão uma considerável quantidade a mais que a m édia, enquanto que as áreas mais remotas receberão um pouco mais do que o nível possibilitado pela iluminação artificial.. Contudo essa instalação é pobre, porque ela não requer nenhum desenho especial, nenhum cálculo 50

Hopkinson. Op. Cit., p.304.

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mais aprimorado para integrá-la com a luz natural, e nenhuma precaução no seu uso. Ela é simplesmente ligada, deixada e ignorada. Entretanto, essa solução não muito satisfatória é largamente aceita pela massa especulativa imobiliária nas grandes cidades em todo o mundo. Essa aceitação passiva tem sido tomada por alguns, infelizmente como critério de adequação. A verdadeira técnica de integração da iluminação natural e artificial encontra seu lugar no projeto de edifícios, quando a natureza da atividade visual requer cuidados no seu planejamento” 51. Quando um determinado local requer iluminação Suplementar ou Complementar (ISC) dois problemas se fazem presentes. O primeiro, diz respeito a se prover um nível de Iluminância sufici ente para tarefa a ser desenvolvida nos locais mais desfavoráveis, o segundo a tentar resolver o aspecto subjetivo de relação entre luminância para que as partes iluminadas art ificialmente não pareçam mais escuras do que realmente são, devido à comparação entre a luz natural e a artificial. Um exame mais cuidadoso dos princípios que regem a Il uminação Suplementar nos mostra que o segundo aspecto é tão importante quanto o primeiro. A IAPSI pode ser, de fato, um exercício altamente complexo. Na prática, entretanto, a grande maioria dos locais de trabalho recaem em padrões razoavelmente simples de luz, sombra, cores e reflexões. Um bom desenho de iluminação suplementar é possível a partir de conceitos básicos de nível de iluminação e de distribuição de luz. Em adição, tem sido possível, pela compilação dos resultados de extensivos experimentos, formular algumas regras empíricas para o desenho da IASPI que parecem, por experiência, dar resultados satisfatórios na grande maioria dos casos 52. Na relação da Iluminação natural com a artificial devemos nos preocupar com alguns pontos fundamentais: 1) O sistema complementar ou suplementar (SCS) deve manter o caráter do espaço proposto pela iluminação natural, através: 1.a) De um ajustamento do nível de iluminação do SCS com relação ao nível decorrente da iluminação natural . Um dos fatores de maior importância diz respeito ao nível de iluminância, devido à iluminação artificial que é acrescentado ao nível proporcionado pela iluminação natural. 51


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No projeto de iluminação suplementar, o nível de iluminância é determinado por considerações psicofísicas de adaptação visual, entre áreas mais e menos iluminadas. Esse estado geral de adaptação visual é influenciado por todas as áreas dentro do campo visual do indivíduo, incluindo o céu visível pela janela. Contraste é fundamentalmente uma comparação entre duas condições distintas. Quando o nível de iluminância proporcionado pelo SCS for insuficiente, os locais mais profundos de um ambiente parecem escuros em comparação com as partes mais iluminadas perto das janelas. Quando o inverso ocorre e temos uma alta iluminância decorrente do SCS, nós perdemos a ênfase da iluminação natural; nossos olhos são alternadamente atraídos pela janela e pela iluminação artificial o que pode resultar num deslumbramento e cansaço visual. O nível de iluminância exigido para a iluminação suplementar deverá obedecer uma relação de proporcionalidade com o nível de iluminância devido à iluminação natural. É uma dependência direta com relação à luminância da abóbada celeste, ou seja, quanto maior a luminância da abóbada, maior deverá ser o nível de iluminância do SCS. Quando um nível médio da iluminação suplementar foi determinado haverá ocasiões onde ele parecerá excessivo (no inverno e em quedas momentâneas do nível de iluminação exterior) ou pobre (no verão, devido à excessiva luminosidade externa). 1.b) Da Cor: integração entre a luz natural e a artificial. Aqui é fundamental a correta escolha do tipo de lâmpada a ser utilizada no que se refere à sua reprodução de cor. Ainda quanto ao aspecto de cor das distintas fontes de luz, Hopkinson (1975) diz: “Alguma coisa pode ser feita para evitar a marcante diferenciação entre as partes de um local iluminadas essencialmente por luz natural e aquelas que recebem iluminação suplementar caso tomemos cuidado na escolha das cores das superfícies desse local e também na decoração”. Quanto à cor, temos dois aspectos fundamentais: sua aparência de cor e sua reprodução de cor; que não significam necessariamente a mesma coisa. Se ao escolhermos a melhor lâm pada para a integração com a luz natural e na sua aparência tal relação foi muito boa ocorrerá que, ao introduzirmos superfícies cujas cores não estiverem dentro das reproduzidas pela fonte artificial, ficará marcante a distorção entre luz natural / luz ar tificial. Hoje já existem no mercado lâmpadas bastante eficientes neste sentido.

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1 - O sistema complementar ou suplementar (SCS) não deve atrair atenção para si durante o dia. A razão disso deve-se simplesmente ao fato de que, se o usuário perceber com muita evidência a iluminação artificial, ficará difícil dar a impressão de que esse sistema faz parte da iluminação natural. Evidentemente, temos de considerar precisamente o significado de “não deve atrair a atenção” no que se refere ao rendimento do próprio sistema, pois este tem implicações econômicas muito sérias (menor rendimento, maior custo). Hoje já existem no mercado luminárias bastante eficientes neste sentido. 2 - A distribuição da iluminação suplementar deve ser graduada das áreas mais remotas em relação à janela para as áreas mais próximas desta. Devemos evitar quedas no nível de iluminação no centro do local, devido ao fato de que isso reforçaria a artificialidade da situação. A variação da iluminação sobre a área desejada não deve exceder a proporção entre máxima e mínima de 3:1, embora nas áreas mais próximas de janela esse valor possa ser ultrapassado. 3 - Uma dificuldade encontrada no Desenho Integrado é o fato de que estamos combinando dois tipos de iluminação com características de variabilidade totalmente diferentes, ou seja, a iluminação natural (variável no tempo) e a artificial (não variável ou com poucas possibilidades de mudança). Daí, concluím os que, mesmo sendo desejável, a uniformidade nesse caso seria pratica mente impossível de ser conseguida. Na realidade, o que ocorre são as diferenças máximas permitidas para que não tenhamos problemas de contraste excessivos. O próprio sistema PSALI (Permanent Suplementary Artificial Linghting for Interior) desconsidera a uniformidade como um requisito necessário a ser cumprido pelo Desenho integrado. Hoje, com o avanço da tecnologia, já temos sensores de luz que acoplados ao sistema artificial dimerizam-no para manter o nível de iluminância o mais uniforme possível nas diferentes horas do dia e épocas do ano. 4 - Quanto à distância a partir da qual devemos complementar a iluminação natural, Hopkinson53 coloca dois critérios, embora afirme que eles não devem ser tomados como regra absoluta. Nada supera ainda a intuição e a experiência profissional como guias eficientes para resoluções de muitos problemas da I luminação54. a) A partir das áreas nas quais o C.L.D. for menor que 2%; b) A par tir das áreas cujo C.L.D. for menor que 1/10 do C.L.D. médio distante a 1,5 m da j anela.

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Será que alta pesquisa ou seria simplesmente uma questão entre Sensibilidade e Tecnologia.


Obviamente, tais critérios são colocados em função de uma realidade climática bem dist inta da nossa, pois são propostos para a Inglaterra. Cabe aqui tentarmos transpor tais conceitos para nossa realidade. a - O C.L.D. de 2% para nosso clima realmente não é um valor excessivo. Afirmaríamos com toda certeza que tal valor estaria dentro de uma faixa bem aceitável. Acredita-se que seu valor começa a ficar cr ítico a partir de 4 ou 5%, logicamente depende ndo da atividade em questão. Se os países de clima temperado e frio dispõem de um nível de iluminância externo bem inferior ao nosso - país tropical, então porque o valor por eles adotados, nesse caso, não é muito mais elevado do que o nosso? A resposta está exatamente no pri ncípio básico da IASPI, que coloca como requisit o fundamental o controle da luminância da abóbada celeste visível para atingirmos um nível de adaptação visual satisfatório (contraste entre áreas mais e menos iluminadas), mesmo que isso implique a redução real do nível médio do C.L.D. local. Se analisarmos criteriosamente esse princípio, veremos que para nosso caso um C.L.D. igual a 2%, apesar de absolutamente normal para a iluminação natural, torna-se, segundo o princípio básico mencionado, demasiado. Partindo da aceitação de tal princí pio, a iluminação artific ial deveria ser propiciada a part ir de um C.L.D. de 1% a 1,5% no máximo. b - Tomando por base os dois princípios básicos lançados para a IASPI, afirmamos que a faixa decorrente da relação 1/10, proposta para o nosso caso, é demasiadamente ampla. Partindo-se do fato de que possuímos uma maior abundância de luz natural disponível deveremos propiciar um maior nível de iluminância do sistema suplementar artificial para que o equilíbrio entre luz natural e artificial seja atingido. Logicamente, para isso precisaremos partir dos pontos que possuem nível de iluminância maior do que os decorren tes da relação 1/10. Tal afirmação também se fundament a no princípio da adaptação visual dentro do ambiente. Neste sentido, arriscariamos a dizer que tal proporção seria maior que a de 1/10 apresentada.

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c - Implicações econômicas sobre as propostas feitas para nossa realidade. Por outro lado, pelo fato de termos uma luz mais abundante do que os países de climas temperado e frio, poderíamos contar com mais iluminação natural e menos com a ar tificial dentro da relação entre ambas, fato este que seria economicamente melhor, pois pouparia energia. Tal raciocínio, apesar de à primeira vista parecer lógico e totalmente válido, pode ser enganador. Dentro do princípio básico de adaptação visual da IASPI (e, portanto, da implícita relação de luminâncias interiores) e também do segundo princípio básico de proporcionalidade entre níveis de iluminância externos e internos, vemos que ao termos um maior E exterior teremos necessariamente que proporcionar um maior E devido à iluminação artificial (esse último é decorrência direta do primeiro). Ora, isso poderia significar, nada mais nada menos, que um incremento no uso da iluminaç ão artificial, e portanto, um maior custo tanto inicial como de operação e manutenção. O que ocorre na realidade é que a economia do sistema IASPI empregado estaria dependente diretam ente do correto emprego e manipulação da iluminação natural, que é, sem dúvida, a definidora dos próprios princípios básicos da Iluminação Artificial Suplementar Permanente para I nteriores. d - Implicações do segundo princípio básico da IASPI com o correto desempenho térmico do edifício. Se do ponto de vista da relação entre iluminação natural e ar tificial temos necessariamente que minimi zar a área de véu visível, a fim de evitarmos contrastes excessivos entre áreas do ambiente mais e menos iluminadas, temos que isso implica diretamente a reafirmação do uso de elementos de controle da radiação solar, não só direta, mas também difusa. Sabemos muito bem que o nosso tipo de c lima exige soluções que se preocupem c om a correta proporção entre aberturas e ganhos térmicos, condição “sine-qua-non” para atingirmos as melhores condições de Habitabilidade dos Edifícios. Portanto, vemos que a Iluminação e o Conforto Térmico se unem para enfatizar a linguagem de nossa própria Arquitetura, para que ela se fundamente em princípios concretos ditados por nossa realidade social, econômica, climática e tecnológica. A qualidade da iluminação depende primeiramente do sistema utilizado. A escolha do sistema de iluminação a ser empregado é de fundamental importância, pois ele é o elemento definidor da eficiência-desempenho do ambiente sob o ponto de vista da iluminação. É ele também que vai caracterizar o espaço do ponto de


vista da luz. Ele implica também um consumo de energia (que depende do nível de iluminância do local, do número de lâmpadas e da forma como são utilizadas), o q ue significa um custo econômico muitas vezes bem elevado.

7.2.1 Considerações sobre a aplicação do sistema integrado Observa-se que a integração entre o sistema articial e natural de iluminação não é tarefa simples, envolvendo aspectos qualitativos e quantitativos com comportamento dinâmico e não linear, o que aumenta sua complexidade. Tal complexidade pode desencorajar o aproveitamento da luz natural em empreendimentos com poucos recursos. Por vezes, soluções simples como o acionamento manual das luminárias em correspondência com o posicionamento das aberturas ou a escolha adequada do sistema de iluminação somadas à aplicação de dispositivos de controle da luz natural como brises, prateleiras de luz ou persianas, conguram um bom resultado. A iluminação natural interior é resultado da concepção do espaço. O projeto arquitetônico é que determina o projeto de iluminação natural, sendo inviável considerá-los separadamente. Embora a mesma condição seja desejável para iluminação ar tificial, não existe esta dependência direta, mas tanto melhor ser á o resultado final da obra quanto maior a integração entre as diversas áreas de projeto envolvidas. Em ambientes onde não existe uma exigência específica de iluminação relacionada à tarefa, como edifícios residenciais ou áreas de estar, o resultado qualitativo pode prevalecer e a iluminação adequada não se relaciona ao nível de iluminação atingido, mas à ambiência proporcionada nestes espaços. Por outro lado, quando existe uma necessidade de luz relacionada à tarefa, geralmente regulamentada por normas ou leis, o aspecto quantitativo torna-se mais relevante. Aqui, a propriedade sazonal da luz natural apresenta desvantagens em relação à artificial, além da dificuldade em conseguir uma boa uniformidade, principalmente através das aberturas laterais. Já a iluminação de museus apresenta peculiaridades em ambos aspectos, tanto em relação às exigências normativas, que regulam o tempo de exposição das obras de arte, como quanto à ambiência, e a iluminação natural pode configurar cenários que valorizam as obras (Figuras 7.5 e 7.6). Portanto, mesmo considerando as limitações decorrentes de cada caso, existe normalmente um grande potencial de uso da luz natural.

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Figura 7.5: Museu K imbell, 1966: Texas. Arqto. Louis Kahn. Fonte: BROWNLEE, D. & LONG, D.,1997.

Figura7.6: Yale Center or British Art, New Haven, Connecticut,1969-74. Arqto. Louis Kahn. Escada no hall da biblioteca. Fonte: BROWNLEE, D. & LONG, D.,1997.

Como já observado, para o aproveitamento eficaz da luz natura l, é imprescindível haver a integração desta com o sistema artificial de iluminação. Ambos devem estar concatenados para trabalharem em sintonia, figuras 7.7 e 7.8. Por sua maior facilidade de controle, o sistema artificial deverá adequar-se à iluminação natural, suprindo e corrigindo eventuais períodos ou áreas onde a luz natural não é suficiente.


Figura 7.7: Biblioteca da London School o Economics: Londres. Vista Interior. Fonte: Arqta. Joana Carla Soares Gonçalves.

Figura 7.8: Biblioteca da London School o Economics: Londres. Detalhe da Iluminação Zenital. Fonte: Arqta. Joana Carla Soares Gonçalves.

A IASPI propõe delimitar zonas de iluminação com diferentes opções de controle. Desta forma, tanto a disposição das luminárias como os seus acionamentos deverão estar dimensionados em função destas zonas, que são definidas pela disponibilidade de luz natural no ambie nte. Quatro sistemas de controle podem ser utilizados: • Ajuste automático linear contínuo por dimerização; • Ajuste automático - Liga / Desliga; • Ajuste automático em estágios - Liga / Desliga; • Ajuste manual - Liga / Desliga ou dimerização.

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Os três primeiros ajustam automaticamente a iluminação através de sensores que verificam o nível de iluminação necessário no plano de trabalho, ou podem adotar horários pré-programados em função do período de ocupação, figuras 7.9 a 7.11. O quarto aplica-se princi palmente ao sistema de iluminação local nas estações de trabalh o. Neste sistema, deve-se tomar especial cuidado para evitar o ofuscamento em outras estações, pois normalmente as luminárias locais estão a uma altura mais baixa. Outros recursos, como sensores de presença, combinados ou não com o acionamento manual, podem ser convenientes. O sistema de controle adotado influencia o consumo de energia. Entretanto, devem ser consideradas eventuais perdas de eficiência e da vida útil das lâmpadas para a escolha da estratégia apropriada. Neste sentido, cabe destacar a diminuiç ão da vida útil de lâmpadas fluorescentes pelo aumento do número de acendimentos. Exemplificando, não se recomenda utilizar o sistema l iga/desliga para lâmpadas fluorescentes com sensores de presença em ambientes de pequena permanência, como sanitários. Outro fator importante a considerar é a diminuição da eficiência das lâmpadas pela dimerização. Observa-se que o sistema de controle Liga/Desl iga em estágios pode equivaler ou até ser mais econômico que o sistema dimerizado, figura 7.12. No primeiro, não existe perda de eficiência das lâmpadas, mas no segundo o ajuste ao nível de iluminação é mais preciso. O sistema Liga/Desliga simples implica normalmente em maior consumo, mas apresenta maior ec onomia na instalação e operação do sistema, podendo ainda oferecer bom resultado.

Figura 7.9: Sistema de Controle ON/OFF simples. Fonte: OSRAM, eng. Everton Luiz de Melo.


Figura 7.10: Sistema de Controle com Dimer. Fonte: OSRAM, eng. Everton Luiz de Melo.

Figura 7.11: Sistema de Controle ON/OFF em Estágios. Fonte: OSRAM, eng. Everton Luiz de Melo.

Figura 7.12: Análise Comparativa do Consumo Energético. Fonte: OSRAM, eng. Everton Luiz de Melo.

A programação que controla e monitora o sistema artificial de ilumin ação deve ainda permitir ajustes para adequar os níveis de iluminação às condições locais e necessidades dos usuários. As simulações de luz natural utilizam dados que dependem das condições climáticas e, embora os resultados se aproximem da realidade, tanto alterações do clima local como aspectos relacionados às sensações humanas podem interferir no nível de satisfação dos usuários.

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7.2.2 Freqüência de ocorrência. A variação característica da luz natural requer que sejam adotados certos critérios para aplic ação prática. Se o Fator de Luz Diurna (FLD) indica uma relação proporcional entre os níveis de iluminação interior e exterior, importa determinar qual valor será adotado para caracterizar o desempenho do ambiente. Recomenda-se como referência um valor mínimo relacionado a um percentual do per íodo anual, conhecido como Frequência de Ocorrência. Desta forma, aplicando o FLD ao valor mínimo de referência, pode-se identicar os pontos no plano de trabalho com deciência de iluminação natural, determinando as zonas a serem complementadas pela luz articial, como também a autonomia das zonas em relação à iluminação articial. O aplicativo CLIMATICUS 1.0 (ALUCCI, 2003) fornece a iluminância no plano horizontal desobstruído para diversas cidades brasileiras. Para compor o banco de dados, a fonte utilizada foram as Normais Climatológicas (1961-1990), 1992, M inistério da Agricultura e Reforma Agrária, Brasília. O CLIMATICIUS possibilita introduzir novas cidades desde que fornecidos todos os dados solicitados, figura 7.13.

Fonte 7.13: Análise da Frequência de Ocorrência – Climaticus. Fonte: Programa Climaticus, 1.0.

Observa-se que a Frequência de Ocorrência é inversamente proporcional ao nível mínimo no plano horizontal desobstruído. Cabe também destacar que o período diário considerado abrange do nascer ao por do Sol, que normalmente não corresponde ao período de ocupação. Portanto, pode-se ajustar o valor indicado no gráfico para o perí odo de ocupação, o que irá aumentar o valor da Frequência de Ocorrê ncia.


Com o FLD, pode-se determinar a melhor forma de controle para a luz ar tificial em correspondência com a luz natural (Figura 7.14). Combinando o FLD com a frequência de ocorrência, é possível estimar a eficiência percentual de cada ponto no interi or do recinto, o que representa a autonomia da luz natural em rela ção à artificial. Esta é função da iluminância desejada, conforme ilustram as figuras 7.14 a 7.16.

Figura 7.14: Cálculo do FLD. Fonte: Programa Climaticus, 1.0.

Figura 7.15: Monitoramento do Sistema Artiicial. Fonte: Programa Climaticus, 1.0.

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Figura 7.16: Autonomia da Iluminação Natural. Fonte: Programa Climaticus, 1.0.

Nas decisões de projeto é que estão os recursos mais eficazes para otimizar e integrar os sistemas artificial e natural de iluminação. Se a maior dificuldade do sistema artificial está em lidar com o comportamento dinâmico da luz natural, pode-se aproveitar a própria luz natural, através de dispositivos de reflexão ou obstrução, para suprir esta deficiência, deixando para o sistema artificial a complementação das zonas não atingidas pela luz natural. O próprio dispositivo de obstrução pode gerar energia, por exemplo, se for composto de painéis fotovoltaicos. A integração é resultado principalmente da concepção arquitetônica, mas o sistema de iluminação ar tificial deverá analisar todas as var iáveis envolvidas, buscando aproveitar os recursos passivos favorecidos pela arquitetura, como ilustramos nas figuras 7.17 e 7.18.

Figura 7.17: Campus de Notting ham. Vista Exerior. Localização dos Painéis Fotovoltaicos. Fonte: Arqta. Joana Carla Soares Gonçalves.


Figura 7.18: Campus de Nottingham. Vista Interior Painéis Fotovoltaicos como Dispositivos de Obstrução. Fonte: Arqta. Joana Carla Soares Gonçalves.

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8 SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL E ILUMINAÇÃO Todos os métodos de simulação e cálculo na área de iluminação natural e articial baseiam-se em dois modelos clássicos de predição: método ponto a ponto e método dos uxos. Antigamente os principais métodos eram gráficos e analíticos. Hoje eles continuam tendo estas bases, porém se expressam fundamentalmente por meios computacionais. Existem diversos aplicativos direcionados para o cálculo e predição da luz natural. Com o aprimoramento dos eq uipamentos, algoritmos e linguagens de programação, deverá ser ampliada, cada vez mais, a disponibilidade de aplicativos em todas as áreas do conhecimento, inclusive em iluminação. Os principais softwares utilizados na área de iluminação natural e artificial são: • Radiance: www.lbl.gov; • Lumenmicro: www.lightechnologies.com; • Lightscape: www.lightechnologies.com; • Relux: www.relux.ch ou www.relux.biz; • Ecotech: www.squ1.com; • Daylight:www.usp.br/fau/disciplinas/tecnologia ; • DLN - Disponibilidade de Luz Natural: site acima; • Lux: site acima; • Fachada: site acima. No número 7, de abril/maio de 2004, da revista Lume Arquitetura, pg.76, apresenta-se uma relação muito completa dos principais softwares de iluminação artificial, inclusive com endereços dos sites, a maioria para download gratuito. São eles:

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• DiaLux - www.dial.de; • SINKAR: www.sinkar.com; • Visual: www.lithonia.com; • Cophos Phoenix: www.zumtobelstaff.de; • TX-WIN: www.trilux.de; • Calculux: www.philips.com; • Superlite: www.eetd.lbl.gov; • LumDat: www.peters.research.com; • SoftLux: www.itaim.com.br; • Fachada: site acima. Um dos principais aspectos a que devemos prestar atenção nos softwares de iluminação artificial é a possibilidade que eles apresentam de atualização dos bancos de dados referentes às luminárias de outros fornecedores. Muitos destes aplicativos são “fechados”, ou seja, só apresentam luminárias dos próprios fabricantes que desenvolveram o programa, e isto é, sem dúvida, um aspecto limitador em suas utilizações práticas. A seguir passaremos a comentar quatro destes softwares: Daylight, Ecotect, Radiance e Relux. O primeiro deles se aplica exclusivamente à luz natural (lateral e zenital) e os demais à iluminação natural e artificial.

8.1 Daylight Este programa foi desenvolvido pelo Department of the Built Environment, Anglia Polytechnic, Inglaterra, em 1991. Pontos Positivos do Programa: pode-se muito fácil e rapidamente avaliar a distribuição de luz natural em um determinado local, tanto para iluminação lateral quanto zenital. Percebe-se facilmente as mudanças da iluminação natural em função das diversas variáveis de cálculo, principalme nte as referentes ao projeto arquitetônico, do local e do entorno.


É um software m uito prático e fácil de ser aplicado nos cursos de graduação, nos quais normalmente os professores contam com uma carga horária muito reduzida. Em duas horas se explica toda a operacionalização do modelo e os alunos já podem começar suas simulações. Os demais programas, inclusive os mencionados neste texto, requerem uma carga horária muito maior para explicação e m anuseio, o que nem sempre é possível. Pontos Negativos e Limitações: • Não permite locais de geometria curva ou de paredes não ortogonais; • Só permite “print” via “Print screen”, com exceção dos dados-resumo do projeto, no item Display Data for Current Room do Room Data Menu, que saem diretamente na impressora; • Para iluminação zenital, só possibilita o estudo de elementos horizontais (tipo domo); • Para introduzir-se a perda por caixilho, tem-se que descontar previamente da área da janela; • Só possibilita avaliar tipologia de brises horizontais; • Os dados do Default para saída em níveis de iluminância em lux estão fixados para condição de céu encoberto da Inglaterra e não para o caso brasileiro e, portanto, não podem ser utilizados. Uma boa saída é utilizar os valores dos níveis de iluminância indiretamente - via CLD e aí fazer as devidas conversões para os valores de céu brasileiro, dados estes que já dispomos no Brasil. Ecotect e Radiance O Radiance, além de sua ampla difusão no me io especializado - apresentando bom desempenho em teste s comparativos com outros aplicativos e medições em espaços reais ou modelos em escala reduzida - é um aplicativo de domínio público para fins de pesquisa. O Ecotect possui uma versão para pesquisa de custo bastante acessível, tendo como diferencial a boa inter face com o usuário e a facilidade de migração dos arquivos gerados por outros aplicativos, inclusive o Radiance. Podem-se construir modelos de relativa complexidade, mas deve-se considerar a relação direta desta com o tempo de processamento necessário nas simulações.

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Como ambos oferecem ampla documentação técnica, não serão abordados aqui os procedimentos básicos para utilização e aprendizado, pois estes estão suficientemente detalhados nos manuais do usuário. Inicialmente, será feita uma breve apresentação de cada aplicativo para posterior análise dos resultados, mas o principal objetivo estará em identificar os recursos e limitações de cada aplicativo, incluindo uma análise das simulações que utilizam os dois aplicativos, artifício disponível no Ecotect.

8.2 Ecotect Envolve as três áreas do conforto ambiental: iluminação, térmica e acústica. Neste trabalho será analisada apenas a área de iluminação. O enfoque nesta área está em iluminação natural, mas também possibilita o cálculo rudimentar de ilum inação artificial. Para apresentação dos resultados, utiliza o mé todo clássico do Fator de Luz Diurna aplicado a uma grade de pontos no plano de trabalho. A iluminação natural pode ser calculada com ou sem a iluminação artificial, mas a ar tificial não oferece esta opção, estando sempre acompanhada da natural. Entretanto, após o cálculo, os resultados podem ser separados. Assim, permite as seguintes opções: • FLD - Fator de Luz Diurna; • Níveis de Iluminação Natural; • Níveis de Iluminação Artificial; • Níveis totais (Artificial + Natural). Se for calculada apenas a iluminação natural, as componentes do FLD podem ser desmembradas, permitindo uma análise detalhada da contribuição de cada uma no plano de trabalho. Outra possibilidade interessante é a visualização dos vetores resultantes em cada ponto, permitindo estimar a direção da luz na grade de pontos. No cálculo é considerada apenas a luz difusa da abóbada celeste e admite dois tipos de céu padrão CIE: Encoberto e Uniforme.


A iluminância do Céu no plano horizontal desobstruído é fornecida diretamente pelo usuário, no campo que adota um valor inicial de 8.500 lux, ou pode ser calculada de acordo com a localização geográfica do modelo ou pela fórmula de Tregenza (Figura 8.1).

Figura 8.1: Quadro de Diálogo para Cálculo de Iluminação. Fonte: Ecotect, 2003.

PENETRAÇÃO SOLAR Para visualizar as superfícies que recebem a radiação solar direta ou refletida é necessário configurar estas superfícies: Modify / Assign as / Shaded Surface. As superfícies refletoras (prateleiras de luz), também devem ser configuradas: Modify / Assign as / Solar Reflector. Observa-se que as reflexões são especulares. Por vezes apresentam erros, mas estes são facilmente identificados. Cabe salientar que as reflexões e a penetração solar não são considerados no cálculo luminotécnico. Conforme a documentação do programa, a ampla variação da luz solar direta resulta que seja raramente t ratada no cálculo de iluminação em arquitetura.

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No item da documentação técnica Analysis - Lighting Simulation, é interessante observar a comparação da eficiência da luz natural com a da artificial em lúmens / W (aproximadamente 2x mais eficiente que lâm padas fluorescentes tubulares e 5x que incandescentes). Entretanto, parece haver cer ta confusão quanto à pior condição de céu a ser adotada. Se a luz solar direta é desconsiderada no cálculo, a pior condição de céu passa a ser o céu claro e não o encoberto. TRAÇADO DE SOMBRAS E MÁSCARAS Este recurso é bastante útil e preciso, permitindo a visualização dinâmica e concomitante das sombras, em perspectiva, e da máscara de um ponto em diversas opções de projeção. Ao movimentar o ponto de referência, a máscara das obstruções acompanha a nova posição do ponto. A figura 8.2, ilustra uma vista em perspectiva mostrando a trajetória e posição solar, e a figura 8.3 representa a projeção estereográfica em um ponto no plano horizontal.

Figura 8. 2: Vista em Perspectiva. Fonte: Ecotect, 2003.


Figura 8.3: Projeção Estereográica. Fonte: Ecotect, 2003.

ALGORITMO Utiliza o método Building Research Establishment (BRE) para obter o Fator de Luz Diurna (FLD), resultante da soma de três componentes: FLD = CC + CRI + CRE CC = Componente Celeste CRI = Coeficiente de Reflexão Interna CRE = Coeficiente de Reflexão Externa Conforme já observado, se o cálculo for feito apenas para Iluminação Natural, é possível separar as três componentes do FLD.

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MIGRAÇÃO: ECOTECT X RADIANCE Um recurso importante do Ecotect é a facilidade de migração dos arquivos com outros aplicativos. Permite exportar o modelo para o Radiance, utilizando o algoritmo deste no c álculo. Posteriormente é possível importar os valores para a grade de pontos do Ecotect, tornando disponíveis todos os seus recursos de visualização. Embora o Radiance apresente diversas alternativas para extração dos dados, a interação com o usuário é de relativa complexidade. Isto dificulta a apresentação final dos resultados, tarefas simples em outros aplicativos como a representação em planta dos valores da grade de pontos ou a visualização tridimensional da distribuição de luz. A documentação técnica do Ecotect recomenda uma metodologia que utiliza os dois aplicativos concomitantemente: Ecotect e Radiance. Observa-se que o Ecotect apresenta melhor interatividade, mas os resultados do cálculo parecem questionáveis, principalmente em relação ao Coeficiente de Reflexão Interna. Já o Radiance possui um algoritmo que utiliza técnicas mais avançadas, mas pela interface mais complexa, dificulta a visualização e extração dos dados. A manipulação dos dados mostra-se trabalhosa e requer relativa habilidade com os arquivos. Assim, a metodologia recomendada pelo Ecotect se justifica por aproveitar os melhores recursos de cada aplicativo. O Radiance complementa aspectos que não foram contemplados no Ecotect que por sua vez funciona como o aplicativo de base. O cálculo é feito pelo algoritmo do Radiance, fornecendo também diversas opções de imagens para visualização e análise dos resultados. PROCEDIMENTO RECOMENDADO PARA MODELAGEM Para elaborar o modelo, o Ecotect perm ite importar arquivos 3DS ou DXF gerados no AutoCAD. Entretanto, verificam-se diversos problemas quando o arquivo é importado como modelo final para ser simulado. Por vezes os resultados são distorcidos por imperfeições no processo de migração, sendo difícil e trabalhoso identificar e corrigir tais imperfeições. Recomenda-se que toda a modelagem seja feita no Ecotect, assim como a aplicação dos materiais. Para facilitar a modelagem, podem-se importar elementos de referência.


Estes arquivos devem estar no formato DXF e é importante observar que o editor do Ecotect costuma distorcer entidades do AutoCAD geradas em UCS que não UCSW (User Coordinate System World). Podem ser criadas linhas em 3D ou 3D “polylines”, mas sempre em UCSW para que o Ecotect importe de maneira apropriada. Estas linhas servirão apenas como referência e, portanto, devem ser convertidas em linhas de construção no momento da importação. Ao trabalhar sempre referenciado no AutoCAD, pode-se migrar estas linhas a qualquer momento para o Ecotect. Este procedimento facilita incorporar possíveis alterações do projeto. A área de interesse deve estar próxima das coordenadas 0,0,0 para que o Ecotect opere bem. O arquivo original deverá ser modificado, se necessário, movendo todos os elementos, mas sem alterar o UCS. Para migrar do AutoCAD para o Ecotect, deve -se exportar do AutoCAD como DXF, ativando a opção Select Objects e, no Quadro de Diálogo de importação do Ecotect, ativar a opção create all objects as construction lines. Para importar desenhos em metro no AutoCAD, é necessário importar com o fator de escala 1000, mesmo que a unidade no Ecotect seja metro. EXPORTAR DO ECOTECT PARA O RADIANCE A última tecla no painel de controle later al do Ecotect aciona o menu geral de expor tação (Figura 8.4). Ao acionar a tecla Radiance / Export Model Data, é aber to um quadro de diálogo solicitando o nome do arquivo com extensão .rad. A seguir, é aberto o quadro de diálogo de exportação do Radiance (Figura 8.5).

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Figura 8.4: Menu Geral de Exportação. Fonte: Ecotect, 2003.

Figura 8.5: Quadro de Diálogo de Exportação do Radiance Fonte: Ecotect, (2003).

Ao acionar a tecla OK, o cálculo é iniciado. Quando concluído, se as opções de visualização estiverem habilitadas, pode-se obter imagens conforme as vistas e câmeras criadas no Ecotec t, como também gerar valores para a grade de pontos. Esta última opção permite impor tar posteriormente os valores calculados pelo Radiance para o Ecotect, acionando o comando Import / Merge no quadro gerenciador da grade de pontos.


Uma vez calculado o nível de iluminação pel o Radiance, pode-se obter o FLD em função dos níveis obtidos. A documentação do Ecotect detalha este procedimento na seção: Analysis / Lighting Simulation / How Do I / Radiance Analysis / ...convert imported Radiance point data into daylight factors.

8.3 Radiance Este aplicativo é um módulo que utiliza a plataforma AutoCAD. Assim, estão disponíveis todos os recursos do AutoCAD para modelagem, e o Radiance adiciona comandos especícos para suas simulações. Ao ser instalado, introduz, na barra de menus superior, o menu Radiance conforme a Figura 8.6.

Figura 8.6: Menu de Comandos. Fonte: Radiance, 2000.

A técnica mais comum no cálculo computacional de iluminação é o método de transferência de fluxo ou radiosity (Ray tracing). O Radiance utiliza a técnica ray tracing nas simulações. A diferença básica entre as duas técnicas é que radiosity considera a propagação difusa da luz que atinge as superfícies partindo da fonte de luz e ray tracing percorre o caminho inverso do raio de luz que atinge o olho do observador até a fonte de luz. Na primeira, as superfícies são subdivididas em pequenas par tes que trocam energia luminosa num sistema fechado, mas na segunda não é necessário este artifício. Em ambientes mais complexos, ou quando o comportamento especular das superfícies é significativo, a técnica ray tracing apresenta vantagens em precisão e tempo de processamento. Entretanto, quando as superfícies são consideradas difusores perfeitos, a técnica radiosity possibilita alterar a posição do observador sem a necessidade de reprocessar as imagens, possibilitando formar animações em menor tempo, embora com resultados menos realistas.

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SIMULAÇÕES Existem três possibilidades de simulação: • Câmera Gera imagens referenciadas em vistas e câmeras cr iadas pelo Radiance. Para vistas ortogonais, considera o plano do UCS corrente. Portanto, para visualização em planta, é necessário ajustar a elevação do UCS de acordo com o plano horizontal de interesse e ativar a visualiza ção paralela ao UCS (Plan - Current UCS). Os resultados podem ser obtidos em luminância ou iluminância. Na primeira opção, as imagens consideram a reflex ão da luz que parte dos objetos até o obser vador, gerando imagens mais realistas. Na segunda opção, as imagens são geradas em tons pastéis, pois importa a luz que chega aos objetos. Este recurso é útil para gerar isolinhas em lux ou footcandle. • Reference Point Calcula a iluminância em um ponto do modelo. A grandeza refere-se à iluminância e, apenas para Céu Encoberto, permite obter o Fator de Luz Diurna (Daylight Factor). Entretanto, este é um dos poucos erros identificados, e o valor resultante não é confiável. • Reference Grid Seguindo os mesmos critérios do item anterior, esta alternativa fornece os dados para uma grade de pontos definida pelo usuário. Esta grade pode ter qualquer inclinação. Os resultados são registrados em um arquivo com extensão .out, contendo as coordenadas x, y, z e a iluminância de cada ponto da grade. FORMAÇÃO INTERATIVA DAS IMAGENS ( WINVIEW) Alguns instantes após acionar a tecla Start nos Quadros de Diálogo Camera Simulation Setup (Figura 8.7) ou Simulation Manager (Figura 8.8) abre-se o Quadro Interativo do Winview (Figura 8.9).


Figura 8.7: Quadro de Diálogo Simulation Setup. Fonte: Radiance, 2000.

A imagem do cenário forma-se com refiname nto progressivo. Vários ajustes são possíveis, como posição e afastamento entre o observador e o alvo, rotação e giro da imagem e a barra de ferramentas permite ajustar diversos parâmetros que alteram a qualidade da imagem.

Figura 8.8: Quadro de Diálogo Simulation Manager. Fonte: Radiance, 2000.

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Um recurso interessante é que a imagem ajustada pode ser incorporada a qualquer arquivo RIF pela opção Append view to rif file. Desta forma, ficam registradas as características geométricas da vista para aproveitamento em outro cenário.

Figura 8.9: Winview: Primeira Imagem. Fonte: Radiance. 2000.

O Winview não é apropriado para gerar imagens de alta resolução, mas para ajustar a geometria da vista. Uma vez ajustada, a imagem deve ser arquivada para posterior utilização pelo Winimage. ANÁLISE DE IMAGENS (WINIMAGE) Após gerar a imagem no Winview, o Radiance proporciona uma versatilidade, tanto na análise como na interação com o usuário, para visualização dos cenários, figura 8.10. Possibilita-o refinar a imagem original como também gerar novas imagens em falsa cor ou isolinhas, proporcionando uma avaliação qualitativa e quantitativa da iluminação no ambiente, figuras 8.11 e 8.12. Estes c omandos estão no menu Analysis localizado na barra superior de menus.

Figura 8.10: Winimage: Sensibilidade do Olho Humano. Fonte: Radiance. 2000.


Figura 8.11: Winimage: Isolinhas. Fonte: Radiance. 2000.

Figura 8.12: Winimage: Falsa Cor. Fonte: Radiance. 2000.

É importante observar que não se deve utilizar os comandos do menu Analysis duas vezes na mesma i magem. Portanto, deverá sempre ser aberta a imagem original gerada nas simulações para aplicar os comandos deste menu. Neste processo, o aplicativo grava diversos arquivos com as seguintes extensões e complementos: • Extensões .RIF: é um arquivo texto criado automaticamente, para cada cenário, na simulação. Este arquivo guarda as vistas geradas por todas as câmeras e permite incluir novas vistas pelo comando Append view to rif file; .PIC: é a extensão padrão do aplicativo para as imagens geradas. Entretanto, as imagens podem ser gravadas em outras extensões como GIF, TIF, EPS, PC T e BMP para utilização em outros aplicativos, mas estas extensões não são reconhecidas pelo Winimage. • Complementos

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Os complementos são anexados ao nome original da imagem conforme a operação do usuário: _avg = Image Exposure Image _reg = Image Exposure Region (drag mouse to enclose a rectangular area) _pt = Image Exposure Point (click on a point in scene) _90 = Image Rotate 90 degrees clockwise _180 = Image Rotate 180 _fh = Image Flip Horizontal _fv = Image Flip Vertical _pcd = Analysis Human Sensitivity I mage _fls = Analysis FalseColor _iso = Analysis IsoContour _ann = Analysis Annotate As opções que formam as imagens em falsa cor e isolinhas devem ser feitas com cuidado. O aplicativo apresenta uma legenda com os valores correspondentes às cores, mas não verifica a consistência desta opção. Portanto, para uma imagem gerada pelo Winview adotando a iluminância como grandeza, a nova imagem do Winimage em falsa cor ou isolinhas deverá selecionar a mesma grandeza, caso contrário, os dados apresentados estarão incorretos, indicando valores em luminânc ia para iluminância e vice-versa. As grandezas para iluminância podem ser lux ou footcandle e para luminância candela/m2 (nit) ou footlambert. Aqui existe um erro, pois a luminância não é fornecida em footlambert mas em candela / square foot. Deve-se obser var que qualquer vista armazenada no arquivo RIF pode ser recuperada em diferentes cenários. Entretanto, para que a vista seja encontrada através do Quadro de Diálogo Simulation Manager pela tecla Display / Analyze, é necessário que o arquivo PIC tenha a nomenclatura correspondente à coluna


Scenario Name e Camera / Reference, interligados por Underline. Assim, a imagem de um cenário Estudo01 produzido pela câmera c3 deverá ser nomeada Estudo01_c3. Se a nomenclatura for diferente desta, a tecla Display / Analyze do Simulat ion Manager abrirá um quadro vazio no Winimage, e a imagem deverá ser encontrada pelo usuário. Plano do piso exterior O Radiance adota automaticamente um pl ano infinito de piso com refletância 0.20. O mater ial deste plano não é um difusor perfeito. Portanto, se observado contra o sol será mais brilhante que na mesma direção dos raios solares. O plano é localizado ligeiramente abaixo da elevação zero. Se existirem ambientes abaixo da elevação zero, todo o modelo deverá ser movido para que o piso mais baixo esteja acima da elevação zero. O piso interior não pode conter aberturas, pois, caso isto ocorra, o plano infinito emitirá luz para o ambiente. Uma limitação do aplicativo é que este plano não registra sombras. Para analisar as projeções de sombras torna-se necessário construir um plano exterior na área desejada.

8.4 Relux Reconhecido por aliar eciência e facilidade em seu manuseio, o programa Relux é utilizado em toda Europa por engenheiros, arquitetos, decoradores, enm, por todos aqueles prossionais envolvidos na área de iluminação. Para operar este programa, não são necessários conhecimentos avançados de informática. O programa é auto-explicativo, contendo um arquivo de “help” onde você poderá tirar suas dúvidas. Apresentamos aqui uma breve explicação sobre como iniciar seu pri meiro projeto, para que desta maneira você possa dar o primeiro passo dentro do programa. Siga os passos dos exemplos dados a seguir: Definindo o Tipo de Projeto Área Interna Ao iniciar o programa, o primeiro passo será definir se o ambiente é externo ou interno. Para isto “clique” em Arquivo e logo após em “novo”. O programa irá abr ir uma janela denominada planta. Está será sua área de trabalho. Logo após, “clique” em Arquitetura e Forma do espaço.

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Figura 8.13: Relux: deinindo o ambiente. Fonte: Relux, 2007.

Neste ponto, sua tela deverá aparentar como a da figura 8.14 a seguir. Escolha um dos tipos de formatos que mais se assemelha ao seu ambiente. No caso de um ambiente que não seja parecido com nenhum dos formatos, escolha o formato poligonal. Este tipo de formato permitirá ao usuário especificar quantas paredes são necessárias e após isto, será possível definir um formato personalizado ao ambiente. Para um primeiro instante, vamos escolher um formato pré determinado, como, por exemplo, o formato Retangular. Teremos então a seguinte janela:

Figura 8.14: Relux: ambiente – dimensões. Fonte: Relux, 2007.

Neste campo você poderá definir o comprimento (em metros) das paredes. Para o nosso caso, Parede 1 é igual a Parede 3, e Parede 2 é igual a Parede 4, já que estamos tratando de um retângulo.


Defina também a altura do Plano de trabalho no último campo. O plano de trabalho significa a altura onde geralmente são feitas as atividades no ambiente. Logo, todo o dimensionamento da iluminação será feito para esta altura. O valor 0.85 já vem automaticamente. Este valor refere-se geralmente à altura usual para mesas. Podemos dizer que é um valor padrão, utilizado na maioria dos projetos. Caso você deseje, estes valores aqui definidos podem ser modi ficados posteriormente. Logo após, você deverá definir as cores de todas as superfícies envolvidas no ambiente. Para is to “clique” no botão Graus de Reflexão (%). Você poderá então visualizar a seguinte janela:

Figura 8.15: Relux: ambiente (cores das superícies). Fonte: Relux, 2007.

Clique sobre o botão Cor, para escolher a cor de cada superfície. Note que, para cada cor escolhida, a ela estará associado um grau de reflexão (%). Este valor é inserido automatic amente após a escolha da cor, todavia poderá ser modificado pelo usuário. Esta informação pode ser encontrada geralmente na lata da tinta, ou poderá ainda ser obtida diretamente com o fabricante da tinta. Lembre-se que esta informação é muito importante, pois influencia diretamente no resultado final, podendo até alterar o número de luminárias. No botão Valores-Padrão, as cores serão definidas automaticamente pelo programa. Ao clic ar no botão cor, você obterá o seguinte resultado:

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Figura 8.16: Relux: ambiente - mostruário das cores. Fonte: Relux, 2007.

Note que você terá a opção de escolher uma cor já definida nos retângulos à esquerda, ou ainda criar uma nova cor personalizada no espectro ao lado. Caso você escolha criar uma cor personalizada, defina seu brilho utilizando o mouse para mover a seta na coluna à direita. Depois, também utilizando o mouse, escolha a tonalidade da cor movendo o cursor pelo espectro e visualizando o resultado no quadro abaixo. Quando a cor estiver de acordo com o desejado cli que no botão Adicionar cores personalizadas. A cor que você criou será acrescentada no primeiro retângulo em branco, e assim por diante para as demais cores. Clique então sobre o retângulo que contém a cor desejada e clique em OK. A cor será atribuída à superfície. Após definir as cores para todas as superfícies você obterá então o seguinte resultado:

Figura 8.17: Relux: modiicação do ambiente. Fonte: Relux, 2007.


Seu ambiente está definido. Caso você queira, ainda poderá “clicar” com o mouse (botão esquerdo) no canto (lado de dentro) da parede. Pequenos quadrados irão aparecer ao longo das paredes, e “arrastando” estes quadrados com o mouse você poderá modificar o formato e as dimensões do ambiente. Caso seja necessário, você poderá voltar à janela inicial clicando com o botão direito do mouse sobre uma das paredes do ambiente. Uma janela aparecerá. Clique em Características. Você poderá então modificar as cores e dimensões novamente. Trabalhando com o ambiente A partir de agora, você está pronto para trabalhar o ambiente, ou seja, inserir mobiliário, portas, janelas, vigas, colunas, e vários tipos de elementos configuradores, que podem ser construídos pelos próprios usuários. Se você tem dificuldade de visualizar o que está sendo construído, aí vai uma excelente dica: ao mesmo tempo em que você trabalha com a planta, você poderá visualiza r tudo o que está fazendo observando as representações em 3D. Para isto, basta clicar no botão: você irá encontrá-lo na barra de ferramentas vertical, localizada à esquerda da tela. Este comando irá abrir mais três janelas, que vão mostrar seu ambiente de várias posições diferentes. Esta simulação 3D não representa ainda a situação real do ambiente, isto só será possível após os cálculos. Inserindo Elementos Com estes botões, você poderá inserir grande parte dos elementos que podem ser utilizados para configurar o seu ambiente. Da direita para a esquerda, temos as seguintes funções: Colocar móveis, colocar blocos, colocar pilares, colocar divisórias, colocar superfície virtual, colocar superfície de trabalho. O programa sempre irá colocar o objeto escolhido na origem de seu ambiente. Para movê-lo, basta utilizar o mouse. Repare que, enquanto você arrasta o objeto, este se move em pequenos passos. Isto é devido à rede de pontos do seu ambiente (pontos verme lhos). Esta rede de pontos pode ser desativada, ou ainda é possíve l modificar a distância entre os pontos. Localize este botão na barra vertical à esquerda, e observe a janela obtida: Para desativar a rede de pontos (o que obriga o objeto selecionado mover-se em pequenos passos), clique sobre a janela Ativar Captura com o mouse retirando o sinal.

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Para alterar apenas a distância do passo em que o objet o se move, ou gira, modifique a distância dx, dy e o ângulo de rotação, no campo Retícula de Captura.

Figura 8.18: Relux: inserindo. Fonte: Relux, 2007.

Para mudar a distância entre os pontos da rede que você observa em vermelho dentro do ambiente, mude a distância dx e dy no campo Ret ícula do Desenho. Ainda é possível apagar a rede de pontos “clicando” na janela Representar Retícula, retirando o sinal. Você ainda poderá mudar a origem das coordenadas (esta é fixada automaticamente no canto esquerdo do ambiente). Para isto mude, as direções x e y no campo Origem das Coordenadas. Iluminando Podemos trabalhar com dois tipos de iluminação: Ar tificial e Natural. É possível trabalhar separadamente com cada tipo, ou com as duas simultaneamente. No caso de um ambiente fechado (sem janelas ou clarabóias), só será possível a iluminação artificial.


Escolha da Luminária Na guia superior, clique em Luminárias. Uma janela aparecerá. Escolha Seleção. A próxima janela permitirá a você não só selecionar uma luminár ia, como também visuali zar a peça, e obter todos os dados a respeito do produto, como lâmpadas, equipamentos, acessórios e até cur vas e diagramas. Para selecionar a luminária desejada, escolha nas guias superiores o nome do fabricante. Veja o exemplo abaixo:

Figura 8.19: Relux: escolhendo a luminária. Fonte: Relux, 2007.

Dentro desta janela, você pode selecionar uma luminária de 3 formas diferentes: Número do Pedido - a escolha é feita através do código da peça. Uma lista com todos os códigos disponíveis do fabricante é fornecida. Nome da Luminária - a escolha é feita pelo nome do produto, porém muitas vezes o nome é o próprio código da peça. Grupo do Produto (ou família) - você seleciona pr imeiramente o tipo de luminária que deseja. Após esta seleção, aparecerão apenas os produtos desejados na lista de Número do pedido. Caso você mude de ideia clique no botão no canto superior direito Retroceder. Nas linhas abaixo, você poderá visualizar acessórios, lâmpadas, soquetes e características das lâmpadas associadas à luminária. Clique em Receber por Tipo No para adquirir a primeira luminária e Novo>> para as demais luminárias que você escolher.

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Figura 8.20: Caixa de escolha de lustres e luminárias. Fonte: Relux, 2007.

Após a seleção da luminária, você poderá visualizar mais dados a respeito da mesma, utilizando a mesma janela, porém clicando na guia Tipo de Lum inár ia. Veja figura 8.20: Aqui você poderá não só ver várias informações a respeito do produto, mas também solicitar outras informações através dos botões no canto inferior direito. São eles: Curva - é a curva fotométrica da luminária, CAD - é o desenho esquemati zado da peça , Sollner - é o diagrama de ref lexão da peça, Diagrama em Cone - mostra o grau de abertura do facho de luz (não é aplicável para alguns tipos de luminárias), Texto - além de vários dados, ainda contém um texto feito pelo fabricante. Para visualizar estes resultados clique em OK nesta janela, e você verá as informações que pediu. Na janela do lado esquerdo, estarão listadas todas as luminárias que você escolheu. Caso desista de uma delas, sele cione a luminária e clique em Limpar Tipo. Dimensionando a Iluminação Após a escolha da luminária, você tem duas opções: colocá-las manualmente através do botão ou dimensionar a iluminação para um determina do valor requerido pelo usuário. Neste último caso, você deverá clicar em Luz Planejamento na guia superior e logo após em dimensionamento. Você obterá a seguinte janela: Primeiramente, defina no campo superior esquerdo a opção Iluminamento, colocando o valor desejado (em lux). No campo abaixo você define a altura que a luminária ficará no ambiente, definindo a distância


da luminária ao teto ou a distância da luminária ao piso. No campo superior direito, defina o tipo de lustre a ser utilizado (da lista que você selecionou anteriormente).

Figura 8.2: Relux: dimensionando a iluminação. Fonte: Relux, 2007.

No campo abaixo, você terá o Fluxo Total de luz e o Fator de Redução. Este fator representa as perdas devido a incrustações, sujeiras, poluição, ou ainda depreciação da lâmpada no decorrer do tempo. O valor 0.8 vem automaticamente, e sugere 20% de perdas. Após tudo definido, clique em Calcular e Colocar, você obterá a seguinte janela: Aqui você define o alinhamento do conj unto de luminárias que será colocado. Você tem a opção de alinhar através de qualquer uma das paredes do ambiente ou definir um ângulo de alinhamento com relação ao eixo x (eixo horizontal). Após esta operação, o programa calcula a quantidade de luminárias necessárias, porém não significa que o número calculado será a quantidade que vai ser colocada. Isto por motivos de simetria, já que todas as luminárias devem se encaixar no ambiente de modo estético.

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Figura 8.22: Relux: deinindo o alinhamento das luminárias. Fonte: Relux, 2007.

Cálculo Na guia superior, clique em Luz Planejament o. Você terá três opções: Luz Artifi cial, Luz Natural, Luz Natural e Artificial. Escolha o caso mais conveniente para sua situação. Feito isso, você obterá o seguinte resultado: A janela mostra os graus de refinamento possíveis para o cál culo a ser realizado. Automaticamente o programa já sugere a mínima precisão necessária para que os resultados de seu projeto sejam confiáveis. Caso você utilize uma precisão abaixo da sugerida pelo programa, todas as futuras impressõe s serão marcadas com o tipo de cálculo realizado, para demonstrar que os cálculos são muito imprecisos para o seu tipo de projeto.


Figura 8.23: Relux: cálculo. Fonte: Relux, 2007.

Do mesmo modo, você também poderá utilizar cálculos mais precisos, obtendo resultados mais próximos à realidade, o tempo de cálculo, no entanto aumenta. Dependendo do tipo do seu projeto, este tempo aumenta consideravel mente. Por tanto, nem sempre será vantagem aumentar a precisão de cálcul o. Após clicar em I niciar, o programa realiza os cálculos mostrando seu progresso em porcentagem. Ao término, será indicado o tempo que foi necessário para o cálculo. Resultados São vários os resultados que podemos obter ap ós os cálculos. Todos eles, além de serem representa dos na tela de seu monitor, podem também ser impressos. Gráficos/Tabelas/Diagramas Estes botões poderão ser encontrados na barra de ferramentas horizontal super ior. Da direita para a esquerda, os botões têm as seguintes funç ões: Gráfico 3D, Diagrama de Cores Falsas, Curvas Is olux, Tabela contendo valores (em lux) ponto a ponto, Resumo Geral.

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Simulações 3D Estes botões lhe permitirão visualizar seu ambiente em 3D. Só estarão disponíveis para uso após o cálculo, pois esta simulação demonstra o ambiente real, para que o usuário possa ter uma ideia de como ficará o ambiente depois de pronto. O botão de cima apresenta uma vista variável , enquanto o botão de baixo lhe apresentará 4 vistas de diferentes ângulos. ATENÇÃO: Qualquer modificação na planta feita após os cálculos irá inutilizá-los e por c onsequência, todos os resultados irão desaparecer automaticamente. Recomendamos salvar o projeto antes de se fazer qualquer modificação, pois está será uma operação sem volta, e os cálculos terão que ser feitos novamente.

Figuras 8.24 a 8.26: Relux: visualização das simulações. Fonte: Relux, 2007.


Figuras 8.27 a 8.29: Inserção de elementos. Fonte: Relux, 2007.

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Figuras 8.30 a 8.34: Inserção de elementos. Fonte: Relux, 2007.

9 NORMAS 9.1 NBR 5413 A norma NBR-5413 - “Iluminância de interiores / Especicação” da ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas, em vigor a partir de abril de 1982, trata basicamente dos níveis de iluminância mínimos e médios para as diferentes tarefas visuais. Estabelece como condições gerais principais: 1 - A iluminância deve ser medida no campo de trabalho. Quando este não for definido, entende-se o nível do referente a um plano horizontal a 0,75m do piso; 2 - No caso em que seja necessária uma elevada iluminânci a em um limitado campo de trabalho, este pode ser conseguido com iluminação suplementar; 3 - A iluminância no restante do ambiente deve ser inferior a 1/10 do valor adotado para o campo de trabalho, mesmo que a iluminância recomendada para o restante do ambiente seja menor.

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Iluminâncias por classe de tarefas visuais

Tabela 9.1: Iluminância para cada grupo de tareas visuais. Fonte: Adaptado na NBR 5413.

A norma também apresenta procedimento para determinação da iluminância conveniente segundo a idade, a velocidade e precisão necessárias para a realização da tarefa e também da refletância do fundo da tarefa visual. A título de exemplo apresenta-se a seguir os níveis mínimos de Iluminâncias em lux para algumas atividades. Para utilização mais correta desta norma consulte o texto original.


Auditório (platéia): . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .150 Bancos (atendimento ao público): . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 500 Bibliotecas Sala de leitura:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .500 Estantes:...........................................300 Escolas (sala de aula): . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .300 Quadro negro:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 500 Escritórios Desenho, e ngenharia, arquitetura: . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 00 Geral:..............................................500 Igreja Nave, entrada:......................................50 Púlpito: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .300 Indústrias cerâmicas Trituração, prensa, secagem:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .150 Coloração, vitrificação delicada:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 00 Indústrias metalúrgicas Usinagem grosseira: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .200 Usinagem média: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .500 Polimento de alta qualidade: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1000 Usinagem de alta precisão: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2000 Lojas Geral:..............................................500 Vitrines:...........................................1000 Iluminação suplementar c/facho Concentrado: . . . . . . 5000

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9.2 Projeto de Norma da ABNT para iluminação natural - Resumo Contribuição de Iluminação Natural, CIN - Definição O início da definição dos parâmetros arquitetônicos, para um projeto que busca o aproveitamento da luz natural, implica o conhecimento sobre a relação entre a disponibilidade da luz natural e a iluminância em um certo ponto P no interior de uma edificação. Esta relação expressa primordialmente uma condição de distribuição de iluminânci as ao longo de um cômodo, demonstrada pelos valores de CIN, Contribuição de Iluminação Natural, explicado a seguir. Indicado em valores percentuais, a Contribuição de Iluminação Natural - CIN é um valor fixo para Céu Encoberto e Uniforme e variável para Céu Claro e Parcialmente Encoberto, que representa a relação de proporção entre a quantidade de luz natural em um certo ponto P de um interior e a referente no espaço exterior desobstruído. Através dessa relação de proporção, demonstra que a quantidade de luz natural em um espaço interno é alterada simultaneamente com a variação da luminosidade do céu. Porém, o índice de CIN não considera somente a influência do céu na quantidade de iluminância interior, mas sim todas os outros fatores de influência na disponibilidade de luz natural, assim como as características de projeto. São eles: componente de reflexão externa, como construções vizinhas e o relevo do entorno, que bloqueiam a visão parcial ou total da abóbada celeste pelo ponto P; componente de reflexão interna, paredes e teto; fator de caixilho; fator de manutenção e coeficiente de transmissão do material transparente. Aplicação no projeto de arquitetura Através dos valores de CIN, é possível uma avaliação das características da distribuição da luz por todo o espaço arquitetônico interior em questão, quando ainda em estágio de projeto. Os pontos de mesma iluminância - ou, quando lidos em porcentagem, pontos com os mesmos valores de CIN - formam as curvas conhecidas como isolux. Sabendo-se o período em que o céu apresenta os graus mais baixos de luminância durante o ano, é possível a determinação do CIN mínimo necessári o para um ponto específico, em função da tarefa visual a ser desempenhada naquele espaço.


Os índices de CIN são aplicados para o plano horizontal, admitido como plano de trabalho. O cálculo de CIN não considera qualquer incidência de luz proveniente de alturas inferiores ao plano de trabalho préestipulado, uma vez que altur as de parede inferiores a este plano não são “vistas” pelo ponto P. Nos modelos de espaços projetados, onde são aplicados conjuntamente com sistemas laterais e zenitais de captação da luz natural, o resultado de iluminân cias é a somatória do que é adquirido por cada um dos sistemas. A comparação com os índices DF - Daylight Factor e FLD - Fator de Luz Diurna Esta medida de iluminação natural interna em um dado local, em forma de porcentagem de luz externa, é definida pela CIE - Commission I nternationale de I’Eclairage, como o índice chamado de DF - Daylight Factor. O DF é definido em termos matemát icos como a razão entre a iluminân cia EP - iluminância no ponto P, em um ponto localizado em um plano horizontal interno e a referente iluminância EE - iluminância externa, registrada simultaneamente em um plano externo horizontal, conforme a seguinte expressão: DF = EP/ EE x 100% Os valores de EP podem ser obtidos por meios de medições, como acontece para o caso de EE, ou por cálculos que consideram, além da contribuição externa, as reflexões internas e fatores redutores da quantidade de luz, sendo os seguintes: 1. Fator de caixilho: em que é retirada a área de superfície opaca da esquadria da janela da área total da abertura. 2. Fator de manutenção: em que é considerada a obstrução à luz causada pelo envelhecimento do material de vedação e pela acumulação de poeira. 3. Fator de transparência: referente ao coeficiente de transmissão luminosa dos materiais translúcidos e transparentes. Os conceitos de FLD (Fator de Luz Diurna), DF (Daylight Factor), e CIN (Contrib uição de Iluminação Natur al) são equivalentes. Entretanto, o Projeto de norma amplia sua aplicação, anteriormente utilizada apenas para

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Céu Encoberto e Uniforme, para o Céu Claro. Assim, FLD e DF são característicos e invariáveis para cada ponto dentro do ambiente, enquanto CIN pode variar, no mesmo ponto, se o tipo de céu adotado for Céu Claro. A contribuição devido à luz direta do sol não é levada em consideração no cálculo dos índices de CIN e DF. Isso se deve ao alto grau de complexidade e impre visibilidade da quantificação da luz direta. Mais que isso, os efeitos do atributo da luz direta, como ganhos de calor, degradação dos materiais e ofuscamento, devem ser considerados separadamente. Estudos dos valores de CIN confirmam que a disponibil idade de luz natural para um ponto ou uma área de um espaço projetado é determinada pelos seguintes fatores: 1. Localização geográfica, latitude; 2. Hora do dia; 3. Estação do ano; 4. Características climáticas; 5. Configuração morfológica do entorno. Enquanto a quantidade de luz natural está relacionada a outros fatores de dependência: 1. Brilho do céu (intensidade) naquela região; 2. Tamanho, forma e posicionamento das aberturas; 3. Reflexões vindas do exterior; 4. Reflexões das superfícies internas do cômodo.


Com a finalidade de avaliar oos efeitos dos parâmetros de projeto, quanto aos resultados de luz natural, se faz necessária uma compreensão ger al da distribuição de luz ao longo do espaço projetado. Para tal, sendo estipulado o comprimento do cômodo, analisa-se os valores de CIN para pontos localizados a distâncias da janela correspondentes a cada 10% do comprimento total, plotados em eixos perpendiculares ao plano da fachada onde está a aber tura. O Projeto de Norma de Luz Natural, Projeto 02: 135.02-003 Introdução Neste tópico, são apresentados os conce itos e a metodologia de cálculo propostos pelo Projeto de Norm a de Iluminação Natural de agosto de 2003, para critério de projetos de luz natural. Contudo, esta exposição não descarta a consulta do próprio Projeto aqui referido, para a compreensão plena e clara da proposta. O Projeto de Norma para iluminação natural faz parte de um conjunto de quatro partes. A parte 3 apresenta uma metodologia de cálculo para a determinação da iluminação natural em ambientes internos por aberturas na edificação, incluindo o índice de CIN. A significante inovação na proposta do Projeto de Norma acima referido está na metodologia par a o cálculo da componente de céu para o tipo de Céu Claro através de diagramas. Texto extraído do Prefácio do Projeto de Norma: “A ABNT - Associação Brasileira de Nor mas Técnicas - é o Fórum Nacional de Normalização. As Normas Brasileir as, cujo conteúdo é de responsabilidade dos Comitês Brasileiros (CB) e dos Organismos de Normalizaç ão Setorial (ONS), são elaboradas por Comissões de Estudo (CE), formadas por representantes dos setores envolvidos, delas fazendo parte: produtores, consumidores e neutros (universidades, laboratórios e outros).” “Os projetos de Norma Brasileira, elaborados no âmbito dos CB e ONS, circulam para Votação Nacional entre os associados da ABNT e dema is interessados.” “Esta Norma faz parte de um conjunto de quatro normas referentes à iluminação natural, a saber: Parte 1 - Conceitos básicos e definições, Parte 2 - Procedimentos de cálculo para a estimat iva da disponibilidade de luz natural. Parte 3 – Procedimento de cálculo para determinação da iluminação natural em ambientes internos e Parte 4 - Verificação experimental das condições de iluminação interna de edificações.”

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A Norma proposta pelo Projeto 02 de No.: 135.02-003: 2003 estende o conceito de medida proporcional da iluminação natural (CIN), possibilitando a sua predição para qualquer condição de céu não uniforme conhecida54 e implementando um procedimento de cálculo gráfico. Referências teóricas: Fator de Forma 55, Ângulo Sólido e DCRL - Diagrama de Contribuição Relativa de Luz. Para o desenvolvimento deste Projeto de Norma, foram estabelecidos referenciai s teóricos para a predição da iluminação natural. O primeiro diz respeito à formulação do fator de forma (ver nota 2). A área da abóbada celeste, entendida como uma fonte de luz de grande superfície, é subdividida em pequenas zonas com luminâncias variáveis. A influência da componente de céu sobre um ponto P no interior de uma edificação independe da distância deste até a fonte, sendo, então, um resultado apenas do valor da luminância decorrente da área da abóbada inserida pelo ângulo sólido cober to pelo ponto P. Explicação dos Diagramas Feita a divisão da abóbada celeste em 244 zonas, cada zona apresenta numericamente sua contribuição relativa para a iluminância que chega até o plano horizontal desobstruído, em função da altitude do sol. A projeção estereográfica da abóbada celeste, então dividida em 244 zonas, gera os Diagramas de Contribuição Relativa de Luz, os DCRL, agrupados de acordo com três parâmetros distintos: 1. Diagramas somente com a indicação dos fatores de forma da abóbada celeste. 2. Diagramas que indicam a distribuição de luminâncias ao longo das 244 zonas para céu claro, dadas as altitudes solares de 15o, 30o, 45o, 60o, 75o e 90o, ou seja, qual a parcela de luminâncias encontrada em cada uma das zonas para cada um dos contextos citados acima, e diagrama que indica a distribuição de luminâncias ao longo das 244 zonas para céu encoberto. 3. Diagramas para a análise de obstrução e geometria da insolação para altitudes solares variando de 10o em 10o. Embora o Projeto de Norma  aça esta citação, os diagramas apresentados só se aplicam para Céu Claro e Encoberto. O Projeto de Norma utiliza o conceito Fator de Forma como Fator de Confguração, pois os diagramas se aplicam a um ponto, não a uma superície. 54 55


Procedimento de cálculo É sabido que a luz natural alcança um ponto no interior de uma edificação por meio de três caminhos distintos: 1- CC = componente de céu; luz proveniente diretamente do céu. Os valores de CC representam a quantidade de luminosidade incidente direta do céu que chega até um determinado ponto. Para isso, são determinados os ângulos de visão horizontal e ver tical que o ponto tem do céu através da abertura, sendo estes os ângulos em planta e corte que o ponto faz com a aber tura. Dessa forma, obtém-se a fração visível da abóbada celeste, a par tir do ponto P e através da aber tura. Este processo gráfico de marcação de ângulos de visão é chamado de traçado de máscaras. Uma vez encontrados os ângulos de visão do ponto P, se for considerado o tipo de Céu Claro, define-se a orientação da fachada em questão, dia ou época do ano e horário, para que seja estabelecida a altitude do sol. Lembrando que cada orientação apresenta uma intensidade luminosa, que varia de acordo com a sazonalidade do ano e a hora do dia, ou seja, de acordo com a posição do sol, obtida pelos ângulos de azimute e altitude. De posse desses dados, escolhe -se o DCRL mais indicado. Por meio da somatória dos valores encontrados dentro das zonas delimitadas pela fração visível da abóbada celeste, encontr a-se a porcentagem de luz que chega ao ponto, proveniente diretamente desta, através da abertura considerada, ou seja, encontra-se CC. Caso haja mais de uma abertura, o processo de cálc ulo de CC deve-se repetir para cada uma das abert uras, somando-se os valores de CC, como indicado a seguir: CCT = CC1 + CC2+ CC3+...+ CCn Cabe lembrar que, mesmo considerando o Céu Claro, os diagramas de DCRL não incluem o efeito direto dos raios solares, mas a abóbada celeste como uma superfície difusora da luz direta do sol, cujos valores lidos nos gráficos de DCRL são percentuais.

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2- CRE = componente de reflexão externa; luz que alcança o interior após ter sido refletida pelo entorno. CRE considera a iluminância incidente no ponto em questão, refletida por obstruções externas, sendo então uma variável da parte do céu barrada pelas obstruções vistas pelo ponto. Assim como para o caso da Componente de Céu, CC, o cálculo de CRE se faz com o auxílio do traçado de máscaras, onde são delimitados no gráfico de DCRL escolhido, a parte obstruída do céu. O valor da soma encontrada na projeção estereográfica do DCRL é multiplicado pela capacidade de refletância luminosa (ρ) da superfície da obstrução. Os cálculos de CRE adquirem complexidade caso a superfície externa de reflexão seja considerada iluminada diretamente por raios solares (verificar na Norma). 3- CRI = componente de reflex ão interna; luz que alcança o ponto no inter ior após ter sofrido uma ou mais reflexões internas. O cálculo desta componente utiliza-se da projeção estereográfica das superfícies internas do ambiente em relação ao ponto de medição. Superpondo-se esta projeção ao diagrama com os fatores de forma, obtém-se o valor percentual de cada parte da área projetada, ou seja, o valor percentual de cada uma das faces internas, paredes e teto, em relação à área total vis ta pelo ponto P. Através da soma dos valores resultantes da multiplicação da participação percentual de cada parede e teto por seus respectivos valores de refletância, cujo resultado deve ser multiplicado pela Component e do Céu CC, pela Componente Refletida Externa CRE, e pelo fator do ponto kp, é encontr ado o valor de CRI em relação à local ização do ponto P. Contudo, o somatório destas componentes deve ser corrigido matematicamente para que possa expressar a quantidade real de luz que chega até um ponto no interior, uma vez que a especificação do material translúcido ou transparente, a sua estrutura de fixação e seu estado de manutenção, representam significantes agentes de redução da luz natural, lidos nos seguintes fatores: 1- KC = fator de caixilho (considera a área de super fície total da abertura, subtraída da área opaca da esquadria, ou seja, representa a área efetiva da janela); 2- KT = coeficiente de transmitância do material de vedação da abertura; 3- Km = fator de manutenção.


Feita a consideração de todas as variáveis na quantidade resultante de luz natural em um ponto do interior, chega-se à seguinte equação: CIN = (CC + CRE + CRI) x KC x KT x KM Apesar dos valores de KC, KM e KT serem retirados de tabelas em forma de porcentagens, devem ser inseridos na fórmula como números absolutos. Uma vez encontrado o valor de CIN e tendo-se ciência do valor de EE, a iluminância em P é expressa pela relação: EP = CIN * EE / 100% As equações de cálculo de valores CIN evidenciam o fato de que o tamanho, a geometria e a localização das aberturas, em conjunto com as refletâncias das faces inter nas e vidros, são os principais parâmetros de projeto, manipuláveis quanto ao controle da luz natural no interior dos edifícios.

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