UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ INSTITUTO DE TECNOLOGIA FACULDADE DE ENGENHARIA ELÉTRICA
TRABALHO DE INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
Roberto Nascimento eira ! "#"$"""$%"% "#"$"""$%"%
Be&'m ( )A 2014 1
OB*ETI+OS O presente trabalho trabalho tem por objetivo objetivo projetar projetar a iluminaçã iluminaçãoo de uma loja comercial comercial baseado baseado no conteúdo conteúdo visto em sala de aula referente ao cálculo luminotécnico para áreas comerciais. Da mesma forma, o trabalho tem como meta a fixação do conteúdo e análise prática de uma situação real.
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A)RESENTAÇ,O A loja em uestão é fornecido pela rede de ener!ia elétrica uma tensão de "#$%##&' (dado relevante para a escolha das l)mpadas e reatores* e este possui os se!uintes ambientes+ hall, atendimento, meanino e o apoio+
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INTRODUÇ,O O projeto de iluminação de um estabelecimento envolve al!umas decis-es preliminares relativas ao local (sala, escritrio, loja, indústria* e ao tipo de atividade ue será desenvolvida (trabalho bruto, atividades minuciosas ue exijam iluminamento intenso, etc.*, sendo necessário determinar+ ". O tipo de l)mpada para os ambientes+ incandescente, fluorescente, etc. #. O tipo de iluminação+ direta, indireta, semidireta, semi / indireta, semiconcentrante direta ou concentrante direta. 0. As dimens-es do local e as cores do teto, parede e piso. 1. As alturas das mesas, bancadas de trabalho ou máuinas a serem operadas, conforme o caso. 2. A possibilidade de fácil manutenção das luminárias. O projeto luminotécnico para cada ambiente será feito se!uindo os nove passos abaixo+
)asso%- Determina./o 0a i&1min2ncia Determinação da ilumin)ncia ou n3vel de iluminamento de acordo com a norma 456 21"0, 789:74;4<7A D= 74>=67O6=?, ue contém o n3vel de iluminamento por classe de tarefas visuais e por tipo de atividade. @ara cada classe de tarefa visual ou tipo de atividade existem trs n3veis de ilumin)ncia, sendo apenas um n3vel escolhido se!undo os fatores determinantes da iluminação adeuada, conforme a tabela "+
Tabe&a %/ Batores determinantes da ilumin)ncia adeuada (Bonte+ 456 21"0%"CC#*
=ntão, procede/se com as instruç-es abaixo+ a* Analisa/se a caracter3stica da tarefa e escolhe/se o peso relativo idade do observador, velocidade e precisão exi!idas na operação e reflet)ncia da superf3cie onde se desenvolve a tarefa. b* ?omam/se os valores encontrados na etapa anterior considerando/se o sinal al!ébrico. c* Euando o valor final for /# ou /0 utilia/se a ilumin)ncia mais baixa do !rupoF uando o valor final for G# ou G0 utilia/se a ilumin)ncia mais altaF nos outros casos (/", & ou G"* o valor central é utiliado. =m todos os casos, sempre ue poss3vel o valor médio das ilumin)ncias deve ser adotado. O valor mais alto das trs ilumin)ncias pode ser adotado uando+ a* A tarefa se apresenta com reflet)ncias e contrastes bastante baixosF b* Os erros são de dif3cil correçãoF c* O trabalho visual é cr3ticoF d* Alta produtividade ou precisão é de !rande import)nciaF e* A capacidade visual do observador está abaixo da média. O valor mais baixo das trs ilumin)ncias pode ser adotado uando+ a* As reflet)ncias ou contrastes são relativamente altosF b* A velocidade e%ou precisão não são importantesF c* A tarefa é executada ocasionalmente.
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)asso$- Esco&3a 0a &1min4ria =sta etapa depende de diversos fatores, tais como+ objetivo da instalação (comercial, industrial, domiciliar, etc.*, fatores econHmicos, ra-es de decoração, facilidade de manutenção, etc. Além disso, leva/se em conta o rendimento luminoso, ofuscamento, tamanho e reflex-es no ambiente e objetos.
)asso5- Esco&3a 0a &2m6a0a As luminárias já especificam a potncia e os tipos de l)mpadas compat3veis, sendo necessário, então, escolher as caracter3sticas da l)mpada como+ temperatura de cor, fluxo luminoso, 3ndice de reprodução de cores e, principalmente, eficincia luminosa.
)asso7- Fator 0o &oca& =ste 3ndice relaciona as dimens-es do recinto, comprimento, lar!ura e altura de monta!em, ou seja, altura da luminária em relação ao plano de trabalho de acordo com o tipo de iluminação (direta, semidireta, indireta e semi/indireta*. I dado por RCR =
5∗h∗( C + L )
L∗C
Onde+ 6<6+ raão de cavidade do recintoF <+ comprimento do localF 8+ lar!ura do localF h+ altura de monta!em da luminária (dist)ncia da fonte de lu ao plano de trabalho*. De posse do 3ndice do local, tem/se condiç-es de encontrar o coeficiente de utiliação (u*. =ste coeficiente relaciona o fluxo luminoso inicial emitido pela luminária (fluxo total* e o fluxo recebido no plano de trabalho (fluxo útil*F por isso, depende das dimens-es do local, da cor do teto, das paredes e do acabamento das luminárias. =stas especificaç-es foram retiradas para o desenvolvimento do projeto das tabelas #, 0 e 1+
Tabe&a $! @ara superf3cies de um modo !eral
Tabe&a 5!
Tabe&a 7!
A tabela para determinação do coeficiente de utiliação depende do fabricante, do tipo e das caracter3sticas inerentes a cada luminária, ue para este trabalho será usado as luminárias da lumicenter. 5
)asso8- Fator 0e 0e6recia./o =ste fator, também chamado fator de manutenção, relaciona o fluxo emitido no fim do per3odo de manutenção da luminária e o fluxo luminoso inicial da mesma. I evidente ue, uanto melhor for a manutenção das luminárias (limpea e substituiç-es mais freuentes*, mais alto será este fator, porém mais dispendioso. ?e!undo a teoria vista em sala de aula, será considerado um fator de depreciação dJ&,K para boa manutenção e dJ&,L para manutenção cr3tica.
)asso#- F&19o &1minoso tota& De posse do n3vel de iluminamento, área do local, fator de utiliação e fator de depreciação determina/se o fluxo luminoso total, em lumens, se!undo frmula abaixo+ ϕ=
E∗S u∗d
Onde+ ϕ + fluxo luminoso total, em lumensF S
+ área do recinto, em metros uadradosF
E + n3vel de iluminamento, em luxesF u
+ fator de utiliaçãoF
d + fator de depreciação.
)asso:- N;mero 0e &1min4rias 9ma ve percorridas as seis etapas anteriores, tem/se condiç-es de che!ar ao número de luminárias necessárias para determinado n3vel de iluminamento. @ara isso se usará a se!uinte frmula+ φ =númerodelampadas ∗fluxoluminosode umal â mpada
N =
ϕ φ
Onde+ N + número total de lumináriasF ϕ
+ fluxo luminoso total, em lumensF
φ + fluxo por luminária, em lumens.
)asso<- Distrib1i./o 0as &1min4rias
)asso=- A>a&ia./o 0o cons1mo ener?'tico =m projetos de instalaç-es elétricas é de suma import)ncia o conhecimento de al!uns par)metros para avaliação do consumo ener!ético, tais como+ potncia total instalada (em MN/ somatrio das potncias ativas 6
de todos os aparelhos instalados na iluminação*, densidade de potncia (N%m / potncia total instalada para cada metro uadrado* e densidade relativa (N%m por "&& lux P densidade de potncia total instalada para cada cem lux de ilumin)ncia*. A partir destes dados, che!a/se conclusão se o projeto é eficiente, visto ue, um projeto pode ser considerado eficiente uando ao utiliar a mesma potncia total instalada, ou até menos, e apresentar maior ou i!ual n3vel de iluminamento.
DESEN+OL+IENTO DO )RO*ETO @ ATENDIENTO=ste ambiente, de formato retan!ular, apresenta comprimento < de C,0m e lar!ura 8 de 0,Km. "* 7lumin)ncia (=*+ @ara ambientes como esse (lojas%vitrines e balc-es* são dados trs n3veis de ilumin)ncia+ $2&lux, "&&&lux e "2&&lux. =6, 1 x "KN, de embutir (L"$xL"$xL"mm*. =sta luminária apresenta corpo em chapa de aço fosfatiada e pintada eletrostaticamente, refletor facetado em alum3nio anodiado de alta purea e reflet)ncia e aletas planas em chapa pintada. =6 >8D"KN/K1&/=8D6? ?uper K& (@hilips* !arantem um menor consumo de ener!ia, maior vida e eficincia luminosa durante toda sua vida útil. A economia de ener!ia pode contribuir na diminuição da necessidade de construção de novas usinas hidrelétricas e não !eração de áreas ala!adas, diminuindo o impacto ambiental nestas áreas e preservando recursos naturais. Al!umas caracter3sticas são apresentadas abaixo+ >emperatura de cor+ 1&&&T 76<+ K2 =ficincia+ $2 lm%N φ =1350 lm =sse tipo de l)mpada deve operar com um reator eletrHnico, escolheu/se o reator ?@<#&K"L4 para uma l)mpada de "KN, "#$', @BJ&,2, $N de consumo e um reator para uma l)mpada. 1* Bator do local (M*+ 7
h = H p é direito− h planode trabal h o− hforro =2, 3− 0,75 → h = 1,55 m
RCR =
5∗h∗( L + C )
L∗C
=
5∗1,55∗(3,8 + 9,3 ) 3,8∗9,3
→ k ≅ 2,87
eto branco J 2&Q @aredes
De acordo com a tabela de Bator de 9tiliação da luminária encontra/se o valor de Bato de 9tiliação de u J &,LL. 2* Bator de depreciação (d*+ 'isto ue o ambiente possui uma boa manutenção e pouca poeira o fator de depreciação escolhido foi d J &,K. L* Bluxo luminoso total ( ϕ ¿ + ϕ=
E∗S 1000∗35,34 = → ϕ ≃ 67000 lm u∗d 0,66 ∗0,8
$* 4úmero de luminárias (4*+ φ =4∗1350 =5400 lm
ϕ 67000 N = = → N ≅ 12,39 luminrias φ 5400
Obs+ :as como o ambiente possui um cumprimento e lar!uras irre!ulares, será usada "1 luminárias para se adéua ao lu!ar. =sse tipo de adeuação não prejudicará luminosidade do ambiente. K* Distribuição das luminárias+ As luminárias foram dispostas da se!uinte forma+
8
C* Avaliação do consumo ener!ético+ @otncia total instalada+ N ∗" 14∗100 = =1,4 k# !t = 1000
1000
Densidade de potncia+ $ =
!t ∗1000 S
=
1,4∗1000 3,8∗9,3
≅
39,61
# 2
m
Densidade relativa+ $∗100 $ r = E %
Dado ue+ % ϕ ∗u∗d 14∗5400∗0,66∗0,8 % = E = S 3,8∗9,3
≅
1129.5 lux
=ntão+
$∗100 39,61∗100 # = $ r = por 100 lux ≅ 3.5 2 E % 1129.5 m
@ A)OIO=ste ambiente, de formato retan!ular, apresenta comprimento < de #,Lm e lar!ura 8 de 0,Km. "* 7lumin)ncia (=*+ @ara ambientes como esse (escritrio !eral* são dados trs n3veis de ilumin)ncia+ 2&&lux, $2&lux e "&&&lux. =6 >8D6?0#N/?K1/=8D6? ?uper K& !arantem um menor consumo de ener!ia, maior vida e eficincia luminosa durante toda sua vida útil. A economia de ener!ia pode contribuir na diminuição da necessidade de construção de novas usinas hidrelétricas e não !eração de áreas ala!adas, diminuindo o impacto ambiental nestas áreas e preservando recursos naturais. >emperatura de cor+ 1&&&T 76<+ K2 =ficincia+ K1 lm%N φ =2700 lm =sse tipo de l)mpada deve operar com reator eletrHnico, lo!o, escolheu/se o reator =8"%#"L/0#A#L para uma ou duas l)mpadas de 0#N, consumo de "N, @BJ&.CC, fator de fluxo luminoso " e >UDJ"&Q. 9
Bator do local (M*+ h = H p é direito− h planode trabal h o= 2,3−0,75 → h=1,55 m
RCR =
5∗h∗( L + C )
L∗C
=
5∗1,55∗(2,6 + 3,8 ) 2,6∗3,8
→ k ≅ 5
eto branco J 2&Q @aredes UDJ"&Q. De acordo com a tabela de Bator de 9tiliação da luminária encontra/se o valor de Bato de 9tiliação de u J &,2". 1* Bator de 'isto ue o uma boa pouca poeira o depreciação &,K.
depreciação (d*+ ambiente possui manutenção e fator de escolhido foi d J
2* Bluxo ϕ¿ +
luminoso total (
ϕ=
E∗S 500∗2,6∗3,8 = → ϕ ≅ 12107 lm u∗d 0,51∗ 0,8
L* 4úmero de luminárias (4*+ φ =2∗2700 =5400 lm
ϕ 12107 N = = → N ≅ 3 lumin ria φ 5400
$* Distribuição das luminárias+ As luminárias foram dispostas da se!uinte forma+
10
K* Avaliação do consumo ener!ético+ @otncia total instalada+ N ∗" 3∗65 = =0,195 k# !t = 1000
1000
Densidade de potncia+ !t ∗1000 0,192∗1000 = $ = S 2,6∗3,8
≅
19,37
# 2 m
Densidade relativa+ $∗100 $ r = E %
Dado ue+ % ϕ ∗u∗d 3∗5400∗0,51∗ 0,8 % = E = 2,6∗3,8 S =ntão+ $∗100 19,37∗100 = $ r = E %
667
≅
2,90
≅
# 2
m
667 lux
por 100 lux
@ EANINO=ste ambiente, de formato retan!ular, apresenta comprimento < de 2,K0m e lar!ura 8 de 0,Km. "* 7lumin)ncia (=*+ @ara ambientes como esse (Depsitos* são dados trs n3veis de ilumin)ncia+ #&&lux, 0&&lux e 2&&lux.
eletrostaticamente, refletor facetado em alum3nio anodiado de alta purea e reflet)ncia para duas l)mpadas de 0#N. "* 8)mpada e 6eator+ As l)mpadas =co :A?>=6 >8D6?0#N/?K1/=8D6? ?uper K& !arantem um menor consumo de ener!ia, maior vida e eficincia luminosa durante toda sua vida útil. A economia de ener!ia pode contribuir na diminuição da necessidade de construção de novas usinas hidrelétricas e não !eração de áreas ala!adas, diminuindo o impacto ambiental nestas áreas e preservando recursos naturais. >emperatura de cor+ 1&&&T 76<+ K2 =ficincia+ K1 lm%N φ =2700 lm =sse tipo de l)mpada deve operar com reator eletrHnico, lo!o, escolheu/se o reator =8"%#"L/0#A#L para uma ou duas l)mpadas de 0#N, consumo de "N, @BJ&.CC, fator de fluxo luminoso " e >UDJ"&Q. 0* Bator do local (M*+ h = H pé direito− h planode trabalho =2,3−0,75 → h= 1,55 m
RCR =
5∗h∗( L + C )
L∗C
=
5∗1,55∗(3,8 + 5,83 ) 3,8∗5,83
→ k ≅ 3,36
eto branco J 2&Q @aredes
E∗S 300∗3,8∗5,83 = → ϕ ≃ 14323 lm u∗d 0,58∗ 0,8
L* 4úmero de luminárias (4*+ φ =2∗2700 =5400 lm
ϕ 14323 N = = → N ≅ 2,65 luminrias φ 5400
Obs+ :as será usada 0 luminárias, por uma uestão de adeuação ao espaço. $* Distribuição das luminárias+ As luminárias foram dispostas da se!uinte forma+ 12
K* Avaliação do consumo ener!ético+ @otncia total instalada+ N ∗" 3∗65 = =0,195 k# !t = 1000
1000
Densidade de potncia+ !t ∗1000 0,195∗1000 = $ = 3,8∗5,83 S
≅
8,78
# 2 m
Densidade relativa+ $∗100 $ r = E %
Dado ue+ % ϕ ∗u∗d 3∗5400∗0,58∗0,8 % = E = S 3,8∗5,83 =ntão+ $∗100 8,78∗100 = $r = E %
338,74
≅
2,6
# m
2
≅
338,74 lux
por 100 lux
@ HALL-
13
=ste ambiente, de formato retan!ular irre!ular, por isso considerarmos um < de 0m e lar!ura 8 de 0,Km, por convenção. C* 7lumin)ncia (=*+ @ara ambientes como esse (circulação* são dados trs n3veis de ilumin)ncia+ "&&lux, "2&lux e #&&lux. emperatura de cor+ L2&&T 76<+ $K =ficincia+ 2# lm%N φ =1011 lm "#* Bator do local (M*+ h = H p é direito− h planode trabal h o=5,5 −0,75 → h= 4,75 m 3∗3,8 → k ≅ 10 & 76
¿ 5∗h∗( L + C ) 5∗4,75∗( 3 + 3,8 ) = RCR = ¿ L∗C eto branco J $&Q @aredes
N =
ϕ 8221 = → N ≅ 7,47 lumin rias φ 1100
14
Obs+ :ais será usado K luminárias, devido as deformidades do ambiente.
"L* Distribuição das luminárias+ As luminárias foram dispostas da se!uinte forma+ uma luminária no comprimento por duas luminárias na lar!ura. =ntão+
"$* Avaliação do consumo ener!ético+ @otncia total instalada+ N ∗" 8∗20 = =0,16 k# !t = 1000
1000
Densidade de potncia+ $ =
!t ∗1000 S
=
0,16∗1000 3∗3,8
≅
14,05
# 2
m
Densidade relativa+ $∗100 $ r = E %
Dado ue+ % ϕ ∗u∗d 8∗1100∗ 0,26∗0,8 % = E = S 3∗3,8 =ntão+ $∗100 14,05∗100 = $ r = E %
160,56
≅
8,75
≅
# 2
m
160,56 lux
por 100 lux
15
@ +ITRINE@or falta de especificaç-es, como exi!ncias de iluminação e dados aruitetHnicos, optou/se em colocar na vitrine uma iluminação do tipo especifica, isto é, ilumina especificamente o local, destacando certo local na suposta vitrine. O tipo de luminária usado será cil3ndrica de sobrepor, com corpo em chapa de aço fosfatiada e pintada eletrostaticamente e refletor repuxado em alum3nio anodiado EF10-E126 . 'isto ue é indicado para iluminar uma área de maneira especifica.
L2m6a0a A l)mpada fluorescente compacta inte!rada essential @8=D#&N8#$=??587 #&N (@hilips* foi escolhida para a luminária. Al!umas caracter3sticas são apresentadas abaixo+ >emperatura de cor+ L2&&T 76< + $K =ficincia+ 2# lm%N φ =1011 lm Loca&ia./o ?erão usadas 1 luminárias por vitrine, de tal forma ue dá uma nfase na iluminação da suposta vitrine.
16
BIBLIOGRAFIA CREDER, H. Instalações Elétricas.15. ed., Rio de Janeiro: LTC., 200. !"!EDE #ILH$, J. Instalações Elétricas Ind%striais, &' Ediç(o, Editora LTC, 2001.
17
ANEOS As pá!inas se!uintes contm todas as luminárias, suas le!endas e fatores de utiliação, bem como, as l)mpadas empre!adas nas luminárias e seus respectivos reatores.
ATENDIENTOFAC06-E414 Luminária de embutir, com corpo em chapa de aço fosfatizada e pintada eletrostaticamente, refletor facetado em alumínio anodizado de alta pureza e refletância e aletas planas em chapa pintada. Curva fotométrica aberta tipo "bat win".
Cd/1000 lm 100 200 300 400 Transversal Longitudinal Rendimento: 80 FAC06-E414 Teto !" #arede !" C$%o !" RCR 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
50
70 30 20
10
93 84 75 67 60 54 49 44 40 37 34
93 81 70 61 54 47 42 38 34 31 28
93 79 67 57 49 43 38 33 30 27 24
50
50 30 20
10
50
30 30 20
10
0 0 0
85 76 66 58 51 46 41 37 33 30 27
85 74 64 55 48 42 37 33 29 26 24
80 70 61 52 46 40 35 31 28 25 22
Fator de Utii!a"#o $%& 89 81 72 64 58 52 47 43 39 36 33
89 78 68 60 53 47 41 37 34 30 28
89 76 65 56 48 42 37 33 30 27 24
85 77 69 62 56 50 46 42 38 35 32
18
N'(ero de L)(i*+ria, or Área &lu'o 5(400 lm )lumin*n+ia 300 l' 500 l' #, direito 25 m 30 m 25 m 30 m -rea .mero de luminrias 10 m 13 15 21 25 20 m 21 24 36 40 30 m 30 33 50 55 40 m 38 41 63 69 50 m 46 50 76 83 miente +om teto e arede + laro +$%o e s+ uro &a tor de e rda 085 # lano de traal$o 080(
Grid de iluminância !,!m
!,"m
#,$m
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)*%
(*'
APOIO: CAC10-E232 Luminária de embutir, com corpo em chapa de aço fosfatizada e pintada eletrostaticamente, refletor facetado em alumínio anodizado de alta pureza e refletância, com aletas planas em chapa pintada. Curva fotométrica aberta tipo "bat win".
Cd/1000 lm 100 200 300 400 Transversal Longitudinal Rendimento: 74
CAC10-E2.2 Teto !" #arede !" C$%o !" RCR 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
50
70 30 20
86 78 70 62 56 51 46 42 39 36 33
86 75 66 58 51 45 41 37 33 30 28
50 30 10 50 30 10 50 30 20 20 Fator de Utii!a"#o $%& 86 82 82 82 79 79 73 75 73 71 72 70 62 67 64 61 65 62 54 60 56 53 58 55 47 55 50 46 53 49 41 49 45 41 48 44 37 45 40 36 44 39 33 41 36 32 40 36 29 38 33 29 37 32 27 35 30 26 34 30 24 32 27 24 32 27
10
0 0 0
79 69 60 52 46 40 36 32 29 26 24
74 65 57 50 44 39 34 31 28 25 23
19
N'(ero de L)(i*+ria, or Área &lu'o 4(700 lm )lumin*n+ia 300 l' 500 l' #, direito 25 m 30 m 25 m 30 m -rea .mero de luminrias 10 m 15 18 25 29 20 m 26 29 44 49 30 m 36 40 61 67 40 m 46 50 77 84 50 m 56 61 94 101 miente +om teto e arede + laro +$% o es+ uro &a tor de e rda 085 # lano d e traal$o 080(
Grid de iluminância !,!m
!,%m
!,)m
!,$m
#,!m
#,%m
#,(m
#,$m
#,"m
%,%m
%,(m
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Luminária cilíndrica de s obrepor, com corpo em chapa de aço fosfatizada e pintada eletrostaticamente e refletor repu+ado em alumínio anodizado.
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23
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