UNIVERSIDADE DE BRASLIA

FACULDADE DE ARQUITETURA E URBANISMO

PROGRAMA DE PS-GRADUAO

INTEGRAO DE ILUMINAO NATURAL E

ARTIFICIAL: MTODOS E GUIA PRTICO PARA

PROJETO LUMINOTCNICO

BEATRIZ GUIMARES TOLEDO

Braslia

2008

BEATRIZ GUIMARES TOLEDO

INTEGRAO DE ILUMINAO NATURAL E

ARTIFICIAL: MTODOS E GUIA PRTICO PARA

PROJETO LUMINOTCNICO

Dissertao apresentada ao Programa de Ps-Graduao em Arquitetura e Urbanismo da Faculdade de Arquitetura e Urbanismo da Universidade de Braslia, como parte dos requisitos para a obteno do ttulo de Mestre em Arquitetura e Urbanismo.

Orientadora: Profa. Dra. Cludia Naves D. Amorim

ii

Toledo, Beatriz Guimares.

Integrao de iluminao natural e artificial : mtodos e

guia prtico para projeto luminotcnico / Beatriz Guimares

Toledo. 2008.

165 f. : il.

Dissertao (Mestrado) Universidade de Braslia,

Faculdade de Arquitetura e Urbanismo, 2008.

Orientadora: Profa. Dra. Cludia Naves D. Amorim

1. Iluminao natural. 2. Iluminao artificial. 3.

Luminotcnica. 4. Projeto luminotcnico. 5. Eficincia

energtica. I. Ttulo.

CDU 628.92/.97(043.3)

T649i

Dados Internacionais de Catalogao na Publicao - CIP

Bibliotecrio responsvel: Arlan Morais de Lima CRB-1/1816

iii

Beatriz Guimares Toledo

INTEGRAO DE ILUMINAO NATURAL E ARTIFICIAL:

MTODOS E GUIA PRTICO PARA PROJETO LUMINOTCNICO

Dissertao apresentada como requisito parcial obteno do grau de Mestre em

Arquitetura e Urbanismo pelo Programa de Ps-Graduao da

Faculdade de Arquitetura e Urbanismo da Universidade de Braslia, UnB

Profa. Cludia Naves David Amorim, Dra. (orientadora) Faculdade de Arquitetura e Urbanismo, UnB

Prof. Otto Toledo Ribas, Dr. Faculdade de Arquitetura e Urbanismo, UnB

Prof. Fernando Oscar Ruttkay Pereira, PhD Faculdade de Engenharia Civil, UFSC

iv

minha famlia, que se fez sempre presente ao longo desta jornada.

minha me pela pacincia em ouvir.

Ao meu pai pela torcida e confiana.

Ao Lcio, meu marido e companheiro, pela pacincia, otimismo e incentivo.

v

Agradecimentos

dedicao de minha orientadora, Profa. Dra. Cludia Amorim, que me conduziu com maestria ao longo deste trabalho, sempre com pacincia e confiana em minha capacidade.

Aos arquitetos luminotcnicos que me atenderam com tanta disposio e compartilharam comigo suas valiosas experincias: Sra. Esther Stiller, Sr. Guinter Parschalk, Sr. Gilberto Franco, Sra. Cristina Maluf, Sra. Mrcia Chamixaes, Sr. Altimar Cypriano, Sr. Eliton Brando, Sra. Neide Senzi, Sr. Jos Luiz Galvo, Sr. Antnio Carlos Mingrone, Sr. Rafael Leo, Sr. Marcos Noyori (Godoy Luminotecnia), Sra. Daniele (LD Studio), Sr. Rodrigo Cruz (Peter Gasper Associados), e Sr. Luiz Carlos Chichierchio.

Ao escritrio de arquitetura do Sr. Siegbert Zanettini, em especial Sra. Adriana, que atendeu prontamente minha solicitao para apresentar um dos projetos do escritrio como modelo de integrao entre iluminao natural e artificial.

arquiteta e Profa. Dra. Alexandra Maciel por sua contribuio durante a banca de qualificao do projeto de pesquisa, pelos conselhos e bibliografia cedida.

Aos queridos amigos que conheci ao longo do curso, Joene, Carol, Patrcia, Mrcio, Marlia, Mnica, Jamilson, Juliana, Camila, Carla e Lorena, com os quais compartilhei as angstias e glrias de cada etapa.

Aos amigos do LaCAm (Laboratrio de Conforto Ambiental), Ana, Daniel, Darja, Grego, Prof. Paulo Marcos, Renata, Profa. Rosana e Thais, pelo carinho, apoio, dicas e tudo mais.

Aos meus amigos, que mesmo no entendendo do assunto, torceram e vibraram comigo a cada passo, Suy, Simone, D. Celi, Gabi e Miroca, Elenise, Ana Cnthia, Flavinha, Pepeu e Roberto.

Aos membros da banca, Prof. Fernando Ruttkay Pereira, PhD, e Prof. Dr. Otto Ribas pela avaliao deste trabalho, com crticas e sugestes pertinentes e construtivas.

vi

Sumrio

Lista de figuras ............................................................................................................ x

Lista de tabelas ......................................................................................................... xii

Lista de quadros........................................................................................................xiii

Lista de abreviaturas e siglas ................................................................................... xiv

Resumo.................................................................................................................... xvi

Abstract ....................................................................................................................xvii

1. Introduo ...............................................................................................................1

1.1. Justificativa...........................................................................................................2

1.2. Objetivos ..............................................................................................................6

1.3. Estrutura do trabalho............................................................................................6

2. Reviso bibliogrfica ...............................................................................................8

2.1. Projeto luminotcnico integrado: iluminao natural e artificial ............................8

2.1.1. Sistemas para iluminao natural .....................................................................9

2.1.1.1. Componentes de conduo..........................................................................10

2.1.1.2. Componentes de passagem.........................................................................11

2.1.1.3. Elementos de controle..................................................................................13

2.1.2. Sistemas para iluminao artificial ..................................................................14

2.1.3. Anlise do desempenho da iluminao...........................................................16

2.1.3.1. Iluminncias .................................................................................................17

2.1.3.2. Contrastes adequados de luminncias.........................................................18

2.1.3.3. Uniformidade ou distribuio uniforme de iluminncias................................19

2.1.3.4. Ausncia de ofuscamento ............................................................................20

2.1.3.5. Padro e direo da luz................................................................................22

2.1.4. Outros aspectos importantes da iluminao....................................................24

2.1.4.1. Temperatura de cor ......................................................................................24

2.1.4.2. ndice de Reproduo de Cores...................................................................25

vii

2.1.4.3. Treinamento de pessoal de manuteno e usurios....................................25

2.1.4.4. Vistas para o exterior....................................................................................26

2.1.5. Disponibilidade de luz natural..........................................................................28

2.1.5.1. Classificao de tipos de cu .......................................................................31

2.1.6. Desempenho da luz natural em ambientes internos e o conceito de zonas

luminosas ..................................................................................................................34

2.1.7. Tipos de iluminao para diferentes usos .......................................................37

2.1.8. Sistemas de controle da iluminao artificial em resposta luz natural..........38

2.2. Mtodos aplicados ao projeto luminotcnico......................................................41

2.2.1. Seleo dos mtodos sugeridos neste trabalho..............................................43

2.2.2. Mtodos para projeto de sistemas de luz natural ............................................43

2.2.2.1. Carta Solar ...................................................................................................44

2.2.2.2. Mscara de Sombra .....................................................................................47

2.2.2.3. Mtodo do Fator de Luz Natural (Daylight Factor) e a Contribuio de

Iluminao Natural - CIN ...........................................................................................52

2.2.2.4. Mtodo dos Lumens para iluminao natural...............................................60

2.2.3. Mtodos para projeto de sistemas de luz artificial...........................................69

2.2.3.1. Desempenho de luminrias..........................................................................70

2.2.3.2. Mtodo dos Lumens para iluminao artificial..............................................73

2.2.3.3. Mtodo Pontual ............................................................................................80

2.2.4. Programas computacionais .............................................................................83

2.2.4.1. A escolha dos programas de simulao de iluminao................................84

2.2.5. Mtodos para integrao da luz natural e artificial ..........................................87

2.2.5.1. IASPI - Iluminao Artificial Suplementar Permanente em Interiores...........87

2.2.5.2. PALN - Percentual de Aproveitamento da Luz Natural ................................89

2.2.6. Outros instrumentos de avaliao para projetos luminotcnicos.....................93

2.2.6.1. Modelos em escala reduzida........................................................................93

2.2.6.2. Source-path-target........................................................................................94

2.2.6.3. Diagrama Morfolgico ..................................................................................98

2.2.7. Eficincia energtica e o programa brasileiro de Etiquetagem de Edificaes

................................................................................................................................103

2.2.8. Projetos luminotcnicos integrando luz natural e artificial .............................105

2.2.8.1. Cenpes II - Centro de Pesquisas Petrobrs ...............................................106

viii

2.2.8.2. Commerzbank Headquarters .....................................................................110

2.2.8.3. Harmony Library .........................................................................................114

3. Metodologia.........................................................................................................119

3.1. Investigao da formao dos luminotcnicos .................................................119

3.2. Entrevistas aos arquitetos luminotcnicos........................................................120

3.2.1. Anlise das entrevistas..................................................................................122

3.3. Elaborao de um guia para projetos luminotcnicos ......................................124

3.3.1. O uso do guia para projetos luminotcnicos..................................................125

4. Resultados e discusso.......................................................................................126

4.1. Resultados da investigao sobre a formao profissional..............................126

4.2. Resultados das entrevistas aos arquitetos luminotcnicos ..............................127

4.3. Apresentao do guia para projetos luminotcnicos ........................................130

4.3.1. Fases do projeto luminotcnico.....................................................................131

4.3.2. Procedimentos do projeto luminotcnico.......................................................132

4.3.2.1. Levantamento de dados.............................................................................132

4.3.2.2. Definio dos objetivos de projeto..............................................................134

4.3.2.3. Estudo de tipologia da arquitetura..............................................................135

4.3.2.4. Implantao da edificao no terreno.........................................................136

4.3.2.5. Pr-lanamento das aberturas ...................................................................136

4.3.2.6. Anlise e controle da luz natural direta.......................................................137

4.3.2.7. Estimativa da iluminao natural................................................................138

4.3.2.8. Reviso do projeto......................................................................................139

4.3.2.9. Iluminao artificial I ...................................................................................141

4.3.2.10. Iluminao artificial II ................................................................................141

4.3.2.11. Estimativa da luz artificial para fontes pontuais........................................141

4.3.2.12. Estimativa da luz artificial para fontes no pontuais.................................142

4.3.2.13. Integrao iluminao natural e artificial ..................................................142

4.3.2.14. Distribuio das luminrias.......................................................................143

4.3.2.15. Escolha do sistema de controle da iluminao artificial............................144

4.3.3. Consideraes sobre o uso do guia ..............................................................144

4.4. Guia para projetos luminotcnicos ...................................................................146

ix

5. Concluses..........................................................................................................147

5.1. Sobre a formao profissional de arquitetos luminotcnicos............................147

5.2. Sobre a atuao do arquiteto luminotcnico ....................................................148

5.3. Sobre o projeto luminotcnico integrado ..........................................................149

5.4. Sobre o estado da arte em projetos luminotcnicos integrados .......................151

5.5. Sobre as ferramentas de projeto ......................................................................153

5.6. Recomendaes e limitaes para uso do guia ...............................................155

5.7. Consideraes finais ........................................................................................156

5.8. Sugestes para trabalhos futuros.....................................................................157

6. Referncias bibliogrficas ...................................................................................159

Apndices................................................................................................................165

Apndice A..............................................................................................................166

Apndice B..............................................................................................................167

x

Lista de figuras

Figura 2.1 - Eficincia luminosa de diferentes fontes de luz .......................................9

Figura 2.2 - Componentes de conduo ...................................................................10

Figura 2.3 - Componentes de conduo ...................................................................11

Figura 2.4 - Componentes de passagem laterais......................................................12

Figura 2.5 - Componentes de passagem zenitais .....................................................12

Figura 2.6 - Elementos de controle ...........................................................................13

Figura 2.7 - Elementos de controle ...........................................................................14

Figura 2.8 - Elementos de controle ...........................................................................14

Figura 2.9 - Classificao das luminrias e curvas de distribuio da intensidade

luminosa....................................................................................................................15

Figura 2.10 - Efeitos do padro e direcionalidade da luz sobre os objetos ...............22

Figura 2.11 - O efeito da luz na percepo da profundidade ....................................23

Figura 2.12 - Vista harmnica para o exterior ...........................................................27

Figura 2.13 - Vistas indesejveis para o exterior.......................................................28

Figura 2.14 - Azimute e altura solar ..........................................................................29

Figura 2.15 - Limites das zonas luminosas ...............................................................35

Figura 2.16 - Delimitao das zonas luminosas no plano de trabalho ......................36

Figura 2.17 - Mapas das zonas luminosas para trs tipos de cu.............................37

Figura 2.18 - Azimute e altura solar ..........................................................................45

Figura 2.19 - Carta solar para latitude 16 Sul ..........................................................46

Figura 2.20 - Transferidor de ngulos verticais e horizontais ....................................48

Figura 2.21 - Determinao dos ngulos para a mscara de sombra a partir de uma

janela.........................................................................................................................50

Figura 2.22 - Superposio de uma mscara de sombra com a carta solar .............51

Figura 2.23 - Fontes de luz natural que alcanam o edifcio .....................................53

Figura 2.24 - Diagrama de Soteras ...........................................................................57

Figura 2.25 - Diagrama com fatores de forma da hemisfera celeste.........................58

Figura 2.26 - Diagramas de iluminncias sobre superfcies verticais........................63

Figura 2.27 - Diagramas de iluminncias provenientes do Sol (componente direta).63

xi

Figura 2.28 - Diagramas de iluminncias sobre superfcies horizontais....................64

Figura 2.29 - Duas das tabelas utilizadas no Mtodo dos Lumens para a

determinao dos coeficientes de utilizao para iluminao lateral ........................65

Figura 2.30 - Diagrama de eficincia luminosa do poo de luz .................................67

Figura 2.31 - Tabela utilizada no Mtodo dos Lumens para a determinao dos

coeficientes de utilizao para iluminao zenital .....................................................68

Figura 2.32 - Tabela utilizada no Mtodo dos Lumens para determinar o coeficiente

de manuteno da superfcie envidraada para iluminao zenital ..........................69

Figura 2.33 - Exemplos de curvas fotomtricas horizontal e vertical.........................71

Figura 2.34 - Distribuio das intensidades luminosas de uma luminria .................72

Figura 2.35 - As trs cavidades do Mtodo das Cavidades Zonais...........................75

Figura 2.36 - Coeficientes de utilizao de uma luminria qualquer .........................76

Figura 2.37 - Fatores de depreciao devido diminuio da refletncia das paredes

e do teto ....................................................................................................................78

Figura 2.38 - Fatores de depreciao da luminria por sujeira .................................79

Figura 2.39 - Demonstrao da regra five-times-rule para medidas fotomtricas.....81

Figura 2.40 - Fonte luminosa pontual iluminando a rea elementar de um plano.....82

Figura 2.41 - Curva fotomtrica tpica de uma luminria...........................................83

Figura 2.42 - Iluminao Artificial Suplementar Permanente em Interiores - IASPI ..88

Figura 2.43 - Fonte-caminho-alvo .............................................................................94

Figura 2.44 - Luminncia x tamanho aparente da fonte luminosa.............................95

Figura 2.45 - Refletores difusos ................................................................................96

Figura 2.46 - Iluminao atravs de um difusor que transmite e reflete a luz ...........97

Figura 2.47 - Efeito co-seno do posicionamento de uma fonte distribuda sobre o

plano iluminado .........................................................................................................94

Figura 2.48 - Cenpes II - Perspectiva do complexo.................................................106

Figura 2.49 - Cenpes II - Planta de situao ...........................................................107

Figura 2.50 - Cenpes II - Jardins entre os prdios dos laboratrios........................108

Figura 2.51 - Cenpes II - Cobertura do prdio central .............................................109

Figura 2.52 - Commerzbank - O edifcio .................................................................110

Figura 2.53 - Commerzbank - Jardins internos .......................................................111

Figura 2.54 - Commerzbank - Acesso da luz natural ao interior do edifcio ............112

Figura 2.55 - Commerzbank - Esquadrias externas ................................................113

xii

Figura 2.56 - Harmony Library - O edifcio ..............................................................114

Figura 2.57 - Harmony Library - Aberturas superiores ............................................115

Figura 2.58 - Harmony Library - Aberturas inferiores ..............................................115

Figura 2.59 - Harmony Library - Estratgia de integrao dos sistemas de iluminao

natural e artificial .....................................................................................................116

Figura 2.60 - Harmony Library - Resultado da integrao entre luz natural e artificial

................................................................................................................................117

Figura 2.61 - Harmony Library - Iluminao de tarefa suplementa a iluminao geral

................................................................................................................................117

Figura 4.1 - Mscara de sombra do entorno a partir da viso de um observador ...133

Figura 4.2 - Guia para projetos luminotcnicos .......................................................146

xiii

Lista de tabelas

Tabela 2.1 - Contrastes de luminncias adequados .................................................18

Tabela 2.2 - ndices recomendados para razo entre iluminncias ..........................20

Tabela 2.3 - Caracterizao das condies do cu - ABNT......................................33

Tabela 4.1 - Disciplinas ministradas nos cursos de ps-graduao em iluminao no

Brasil .......................................................................................................................127

xiv

Lista de quadros

Quadro 2.1 - Diagrama Morfolgico, Nvel I - Espao urbano.................................100

Quadro 2.2 - Diagrama Morfolgico, Nvel II - Edifcio ............................................101

Quadro 2.3 - Diagrama Morfolgico, Nvel III - Ambiente........................................102

xv

Lista de abreviaturas e siglas

ABNT - Associao Brasileira de Normas Tcnicas

AsBAI - Associao Brasileira de Arquitetos de Iluminao

BRE - Building Research Establishment

CAD - Computer Aided Design

CC - Componente do Cu

CEDF - Cdigo de Edificaes do Distrito Federal

Cenpes II - Centro de Pesquisas da Petrobrs (projeto de ampliao)

CIBSE - The Chartered Institution of Building Services Engineers

CIE - Commission Internationale de l'Eclairage

CIN - Contribuio de Iluminao Natural

CRE - Componente Refletida Externa

CRI - Componente Refletida Interna

DCRL - Diagramas de Contribuio Relativa de Luz

DF - Daylight Factor

DIN - Deutsches Institut fr Normung (Instituto Alemo de

Normatizao)

DLN - Disponibilidade de Luz Natural

DLT - Dia Luminoso Tpico

DOE - US Department of Energy

DUF - Daylight Utilization Fraction

FLN - Fator de Luz Natural

IASPI - Iluminao Artificial Suplementar Permanente em Interiores

IDMP - International Daylighting Measurement Programme

IEA - International Energy Agency

IESNA ou IES - Illuminating Engineering Society of North America

IRC - ndice de Reproduo de Cores

ISO - International Organization for Standardization

xvi

Labaut - Laboratrio de Conforto Ambiental e Eficincia Energtica do

Departamento de Tecnologia da Faculdade de Arquitetura e

Urbanismo da Universidade So Paulo

LabEEE - Laboratrio de Eficincia Energtica em Edificaes da

Universidade Federal de Santa Catarina

LANL - Los Alamos National Laboratory

MME - Ministrio de Minas e Energia, Brasil

NBR - Norma Brasileira aprovada pela ABNT

NOAA - National Oceanic and Atmospheric Administration

PALN - Percentual de Aproveitamento da Luz Natural

PROCEL - Programa Nacional de Conservao de Energia Eltrica

Procel EDIFICA - Programa de Eficincia Energtica em Edificaes

PSALI - Permanent Supplementary Artificial Lighting in Interiors

UNI - Ente Nazionale Italiano di Unificazione (associao italiana de

normatizao)

xvii

Resumo

O uso eficiente da iluminao na arquitetura est condicionado ao estudo da disponibilidade da luz natural e sua integrao ao sistema de iluminao artificial. Esta pesquisa rene e organiza de forma sistematizada o referencial terico sobre projeto luminotcnico, com especial ateno aos mtodos para a anlise da iluminao. Apia-se na reviso bibliogrfica dos mtodos de projeto luminotcnico existentes, nas investigaes sobre a formao do profissional luminotcnico e de seu processo projetual, culminando na elaborao de um guia para o desenvolvimento de projetos integrando luz natural e artificial.

Palavras-chave: projeto luminotcnico integrado; mtodos para projeto luminotcnico; iluminao natural; iluminao artificial.

xviii

Abstract

The efficient use of the lighting in architecture depends upon the study of the daylighting availability and its integration with the electric lighting system. This research concentrates and organizes systematically theoretical bases on lighting design, with special attention to lighting analyses methods. It is based on the bibliographic review of the existent lighting design methods, in investigations about the professional formation of the lighting designer and its process of project, culminating on the development of a guide for lighting designing integrating daylight and electric light.

Key-words: integrated lighting design; lighting design methods; daylighting; electric lighting.

1. Introduo

Os impactos das aes humanas no meio ambiente so uma das principais

preocupaes de governos em vrios pases. Garantir a sustentabilidade

ambiental1 tem sido a palavra de ordem do sculo XXI. Wines (2000) comenta a

importncia do arquiteto como agente multiplicador da filosofia ecolgica e aponta

algumas diretrizes para uma arquitetura em conformidade com a responsabilidade

ambiental. Dentre elas, o autor cita a eficincia energtica e a orientao solar, que

deve ser adequada para potencializar o aproveitamento da luz natural.

A importncia do aproveitamento da luz natural na arquitetura transcende a

questo da necessidade de reduo do consumo de energia vivida nos dias de

hoje. Ela est associada tambm ao conforto e ao conceito de qualidade ambiental

(AMORIM, 2002). Qualidade ambiental2 e eficincia energtica podem ser

alcanadas, por exemplo, a partir do uso adequado da luz natural nas edificaes.

Uma das principais vantagens da luz natural a qualidade da luz

proporcionada. A viso humana evoluiu ao longo de milhes de anos usando a luz

natural uma combinao de luz solar direta e luz difusa do cu e por esse

motivo apresenta maior facilidade de se adaptar a ela. A luz natural uma fonte

luminosa de espectro completo, por isso usada como referncia na comparao

com as fontes artificiais. Tambm considerada a melhor fonte de luz para a

fidelidade na reproduo de cores (ROBBINS, 1986).

A presena da luz natural direta e difusa em um ambiente proporciona

variedade atravs de mudanas nas cores, contrastes e luminosidade. Isto

estabelece uma dinmica espacial nica, que nenhum outro elemento de projeto

1 Um dos Objetivos de Desenvolvimento do Milnio segundo a ONU - Organizao das Naes Unidas. Disponvel em: Acesso em: 18 jun. 2007; 2 A HQE Association pour la Haute Qualit Environnementale, associao francesa que certifica a alta qualidade ambiental nas edificaes preconiza 14 objetivos ambientais: integrao do edifcio ao entorno; integrao dos produtos, sistemas e processos construtivos; obra de baixo impacto ambiental; gesto da energia; gesto da gua; gesto de resduos; gesto da manuteno; conforto higrotrmico; conforto acstico; conforto visual; conforto olfativo; qualidade sanitria dos espaos; qualidade sanitria do ar; qualidade sanitria da gua. (trad. livre) Disponvel em: Acesso em: 24 jun. 2007.

2

pode proporcionar (COLLINS3, apud ROBBINS, 1986). Alm disso, considera-se

tambm uma vantagem o fato das aberturas para a entrada de luz natural

permitirem a viso do exterior, fator associado ao bem-estar mental dos usurios de

uma edificao (ROBBINS, 1986).

A luz natural pouco uniforme, e sua cor, intensidade, direo e distribuio

no espao variam constantemente, por isso mais estimulante que a luz artificial.

Mas, independente do aproveitamento que se faa da luz natural, a luz artificial,

para ser usada noite ou no, um elemento quase inevitvel da expressividade

dos ambientes. (SCHMID, 2005, p. 297).

1.1. Justificativa

A crise energtica em 2001 pode ter contribudo para reacender o interesse

profissional pela iluminao. Este fato revelado pelo surgimento de um grande

nmero de cursos de especializao em iluminao no pas nos ltimos anos.

Infelizmente, o entendimento da necessidade da conservao de energia e o prprio

termo eficincia energtica foram assimilados em geral, reduo do consumo da

iluminao eltrica atravs do uso de equipamentos mais eficientes (lmpadas,

luminrias e reatores), enquanto a questo do uso eficiente da iluminao natural

recebeu menor ateno.

No que diz respeito iluminao de edificaes, a eficincia energtica pode

ser alcanada atravs de dois fatores: uso adequado da luz natural e de sistemas

de iluminao artificial eficientes. Quando ambos os fatores so reunidos numa

proposta projetual, aumentam as chances de xito com relao economia de

energia.

De acordo com Souza (2003, p. 13-14) "a utilizao eficiente qualitativa e

quantitativamente de sistemas integrados de iluminao artificial e natural

proporciona ao usurio ambientes agradveis e prazerosos, evitando desperdcio

de energia eltrica e proporcionando o retorno em curto prazo do investimento

3 COLLINS, B. L. Review of the psychological reaction to windows. Lighting Research and Technology 8(2): 80-88, 1976.

3

inicial em sistemas tecnologicamente eficientes." A economia de energia eltrica

pode ser significativa quando a luz natural atuar em conjunto com um sistema de

controle adequado da iluminao artificial.

Para tirar proveito da iluminao natural em um edifcio, o sistema de

controle da iluminao artificial deve desligar ou reduzir a intensidade (dimerizar) da

iluminao artificial nos momentos em que a iluminao natural for suficiente. A

iluminao artificial deve operar para suplementar as mudanas nos nveis da

iluminao natural e manter constante a iluminncia de projeto usando as mais

eficientes tecnologias e estratgias de controle disponveis (LANL, 2002).

A integrao da luz natural e artificial tem incio na determinao das

intenes globais do projeto luminotcnico. Definem-se, ento, os papeis a serem

desempenhados pela luz natural e pela luz artificial para que os objetivos do projeto

sejam atingidos. Antes de mais nada preciso analisar o desempenho da luz

natural no ambiente em diferentes perodos ao longo do ano. Podem ser

observados os nveis de luminncia das superfcies, nveis de iluminncia, as zonas

luminosas, variaes sazonais da disponibilidade de luz natural (direo e

intensidade), e mudanas na distribuio da luminosidade com aberturas e

elementos de controle da luz solar direta (IESNA, 2000).

A luz natural tanto elemento de projeto, quanto sistema ambiental.

Enquanto elemento de projeto pode valorizar aspectos estticos e qualitativos da

edificao. Enquanto sistema ambiental deve ser analisada quantitativamente

segundo o desempenho de seus atributos (iluminao, energia e economia), suas

caractersticas fsicas, e sua interao com outros sistemas ambientais, incluindo

iluminao artificial, condicionamento de ar e estruturas (ROBBINS, 1986).

As anlises quantitativas e qualitativas, tanto da luz natural como da artificial,

so objeto de estudo de diversas pesquisas que desenvolveram, aprimoraram e

avaliaram mtodos para a predio da iluminao.

Diferentes mtodos para projeto luminotcnico so descritos por vrios

autores, principalmente em trabalhos que tratam da luz natural. Usualmente so

divididos em mtodos de clculo, mtodos grficos e tambm considerado o uso

de modelos reduzidos para avaliao do comportamento da luz natural seja sob a

luz do dia real, ao ar livre, ou sob um cu artificial criado em laboratrio.

4

Com as facilidades oferecidas pelos recursos da computao, muitos

programas de simulao foram criados para facilitar a aplicao das rotinas de

clculo estabelecidas pelos mtodos. Os programas implementam os algoritmos4

de mtodos de clculo possibilitando o estudo de edificaes de formas complexas

com agilidade e preciso (LIMA; CHRISTAKOU, 2007).

Apesar da existncia de todos esses recursos para a avaliao da luz natural

e artificial em ambientes, supe-se que a maioria dos arquitetos luminotcnicos5 no

Brasil desconhece os mtodos relacionados iluminao natural e os mtodos de

integrao entre iluminao natural e artificial. Em uma pesquisa6 preliminar feita a

partir da Internet a sites com registros de projetos de iluminao, foi observado que

poucos dos projetos desenvolvidos no pas integram luz natural e artificial. A grande

maioria trata apenas da iluminao artificial.

Observa-se ainda que o termo "projeto de iluminao" tratado de forma

distinta por acadmicos e profissionais atuantes no mercado de trabalho.

Usualmente, em trabalhos cientficos, o significado abrange iluminao natural e

artificial; entretanto fora do meio acadmico o termo utilizado, em geral, para

designar exclusivamente projeto de iluminao artificial, que tambm conhecido

como projeto luminotcnico.

Souza (2004) destaca a baixa produo de projetos verdadeiramente

comprometidos com a promoo do uso da luz natural no Brasil, acreditando que

isso pode ser explicado, em parte, pelo fato do assunto tecnologia em iluminao

natural ser ainda recente no ensino da arquitetura.

Amorim (2007, p. 59) comenta que os arquitetos envolvidos em projetos

luminotcnicos tm especial interesse nos aspectos estticos da luz, mas acredita

ser necessria a difuso do conhecimento em conforto e eficincia energtica:

4 "Conjunto de regras e procedimentos lgicos perfeitamente definidos que levam soluo de um problema num nmero finito de etapas" (CHRISTAKOU, 2004, p. 102). 5 Entendemos que o projeto luminotcnico voltado arquitetura (exclui-se a iluminao cnica, esportiva e de vias pblicas) deve ser de competncia exclusiva do arquiteto, por considerarmos essencial o conhecimento terico em arquitetura para uma viso adequada do espao construdo a ser iluminado. Portanto, usaremos o termo arquiteto luminotcnico para designar o profissional competente para a iluminao arquitetnica. 6 Fontes da pesquisa: Acesso em: 14 jun. 2007; Acesso em: 15 jun. 2007;

5

O momento atual brasileiro, no entanto, visto a carncia de normas e incentivos para projetos conscientes do ponto de vista ambiental, de construo e disseminao de conhecimentos atravs de instrumentos que levem a projetos do espao construdo mais sustentveis e de maior qualidade ambiental (conforto e eficincia energtica, principalmente), facilitando a aplicao deste conhecimento comunidade de projetistas.

Mais uma vez, Souza (2004) comenta a falha na conexo entre as

informaes existentes sobre a disponibilidade de luz natural e o exerccio da

arquitetura. Segundo ela, apesar da existncia de vrios trabalhos referentes

disponibilidade da luz natural e mtodos para a estimativa da iluminao, poucos

destes estudos fazem o vnculo entre tais mtodos e sua aplicao prtica.

Neste sentido, considera-se interessante desenvolver um estudo com outra

abordagem para a concepo do projeto luminotcnico, que trate a integrao da

luz natural e artificial em sua essncia, e que possa oferecer uma contribuio

prtica profissional. Questiona-se a acessibilidade e real utilizao dos mtodos

para projetos luminotcnicos, bem como a preocupao com o melhor

aproveitamento da luz natural e sua integrao com a iluminao artificial.

Observa-se que a maior parte dos trabalhos tericos sobre iluminao

apresenta vrios mtodos para a anlise da iluminao em projetos arquitetnicos,

principalmente os mtodos para a iluminao natural. Poucos abordam mtodos

para a integrao da iluminao natural e artificial. Algumas destas obras

apresentam estudos de casos para ilustrar a correta utilizao dos princpios

tericos abordados. Mas a quantidade e diversidade de mtodos para a anlise da

iluminao natural e artificial encontrada no conjunto das obras pesquisadas gera

um montante de informaes tericas confusas e desvinculadas do exerccio

prtico.

Identifica-se, portanto, a necessidade de um guia para projetos

luminotcnicos, voltado ao profissional arquiteto, visando organizar de maneira

sistemtica o referencial terico, principalmente os mtodos para a anlise da

iluminao.

6

1.2. Objetivos

O objetivo geral deste trabalho reunir e organizar de forma sistematizada o

referencial terico sobre projeto luminotcnico, com especial ateno aos mtodos

para a anlise da iluminao, na forma de um guia para o desenvolvimento de

projetos integrando luz natural e artificial.

Os objetivos especficos so:

Analisar o conceito de projeto integrado de iluminao natural e artificial;

Identificar possveis lacunas na formao tcnica do arquiteto luminotcnico e o

comprometimento dos profissionais com o uso da iluminao natural e sua

integrao iluminao artificial, atravs da investigao dos mtodos

utilizados pelos escritrios de projeto luminotcnico;

Levantar e selecionar mtodos e ferramentas existentes para clculo e anlise

da iluminao natural e artificial, e para a integrao entre iluminao natural e

artificial;

Elaborar um guia para projetos luminotcnicos, sintetizando as informaes

levantadas.

1.3. Estrutura do trabalho

O presente trabalho est organizado da seguinte maneira:

Aps o captulo 1 - Introduo, o captulo 2 - Reviso bibliogrfica rene e

seleciona mtodos existentes para clculo e anlise da iluminao natural e

artificial, e para a integrao entre iluminao natural e artificial. Tambm fazem

parte da reviso da bibliografia uma anlise do projeto luminotcnico integrando luz

natural e artificial, assim como projetos luminotcnicos considerados exemplares

para ilustrar o que se prope nesta pesquisa.

O captulo 3 - Metodologia apresenta os procedimentos adotados no

trabalho, que tm incio com a reviso bibliogrfica. Uma investigao sobre a

formao tcnica em projetos luminotcnicos foi feita ainda nos primeiros estgios

da pesquisa no intuito de entender a estrutura dos cursos de especializao em

7

projeto de iluminao existentes no pas. Em seguida desenvolveu-se uma

pesquisa sobre o processo projetual dos escritrios de iluminao realizada na

forma de entrevistas a um grupo de arquitetos luminotcnicos, a fim de se

investigar os mtodos e ferramentas utilizadas no desenvolvimento dos projetos

luminotcnicos. Os procedimentos citados forneceram as informaes que so

usadas como insumo para a criao do guia para projetos luminotcnicos proposto

ao final.

Os procedimentos seguidos resultaram em informaes que so analisadas

no captulo 4 - Resultados e discusso. Neste captulo so discutidos os

resultados da investigao sobre a formao profissional e das entrevistas aos

arquitetos luminotcnicos. Finalmente apresentado o guia para projetos

luminotcnicos planejado na forma de um organograma, sugerindo uma seqncia

de etapas a serem cumpridas. A estas etapas foram associadas algumas

alternativas de mtodos mais adequados aos resultados esperados para cada uma

delas. No mesmo captulo explicitado o significado de cada fase do projeto e os

objetivos a serem alcanados em cada uma das etapas envolvidas, de acordo com

a viso do projeto luminotcnico integrando iluminao natural e artificial que se

pretende transmitir com este trabalho.

Por fim, o captulo 5 - Concluses apresenta as principais concluses

obtidas a partir dos resultados das pesquisas realizadas, as recomendaes e

limitaes par o uso do guia e algumas indicaes para trabalhos futuros.

O Apndice A traz a ficha de anotaes contendo as perguntas aplicadas

nas entrevistas aos arquitetos luminotcnicos.

O Apndice B apresenta os resultados das entrevistas relacionados em

tabelas que evidenciam o referencial de codificao construdo para analisar as

respostas obtidas.

8

2. Reviso bibliogrfica

A reviso da bibliografia examina o conceito do projeto luminotcnico

integrando luz natural e artificial e os mtodos para anlise e predio da

iluminao natural e artificial, assim como os mtodos para a integrao entre

sistemas de iluminao natural e artificial, selecionando os mais adequados s

condies brasileiras de disponibilidade de luz natural.

2.1. Projeto luminotcnico integrado: iluminao natural e

artificial

A questo da sustentabilidade em edificaes est diretamente relacionada,

entre outros aspectos, eficincia energtica. O projeto luminotcnico tem ao

direta sobre o impacto do uso da energia eltrica nas edificaes em diversos

pontos: uso apropriado da luz natural visando reduo da necessidade da

iluminao artificial; a especificao do sistema de iluminao natural; a

especificao de um sistema de iluminao artificial que garanta mxima eficincia

energtica dentro dos objetivos de projeto; e a especificao de sistemas de

controle e acionamento da iluminao artificial que faam a conexo da operao

desse sistema com a luz natural disponvel.

Outro aspecto relativo eficincia energtica que tambm precisa ser

considerado em projetos luminotcnicos diz respeito ao aumento da carga trmica

no interior de um ambiente causado pelas fontes luminosas, sejam elas a luz

natural ou luminrias do sistema de iluminao artificial. Um estudo do LANL - Los

Alamos National Laboratory (2002) mostrou que o ganho de calor gerado por um

sistema de iluminao artificial considerado eficiente corresponde a quase o dobro

do calor provocado por um bom sistema de iluminao natural, conforme

apresentado na figura 2.1 a seguir:

9

Eficincia luminosa de diferentes fontes de luz

Vidro pintado de baixa emisso espectral

17,5 lm/W

85 lm/W

135 lm/W

217 lm/W

Vidro claro

T8 fluorescenteW/ reator eletrnico

Incandescente

Figura 2.1 - Eficincia luminosa de diferentes fontes de luz. (Adaptado de: LANL, 2002)

O sistema de iluminao artificial integrado ao projeto arquitetnico dever

suplementar as oscilaes no nvel de iluminao natural, mantendo constante o

nvel de iluminncia prescrito para cada ambiente, utilizando tecnologias de

iluminao artificial mais eficientes e as estratgias de controle disponveis (LANL,

2002).

2.1.1. Sistemas para iluminao natural

Sistemas para iluminao natural so compostos por aberturas laterais e

zenitais que permitem a passagem da luz para o interior do edifcio e as superfcies

da edificao atuam como protetores e refletores modelando e distribuindo a luz

natural internamente (NBI, 2003).

Baker, Fanchiotti e Steemers (1993) classificam as estratgias de projeto

para iluminao natural em: componentes de conduo, componentes de

passagem e elementos de proteo.

A utilizao e combinao de uma ou mais destas estratgias deve

considerar as condies do clima local, disponibilidade de luz natural, orientao

solar e tipo de atividade desenvolvida no ambiente interno.

10

2.1.1.1. Componentes de conduo

So espaos intermedirios ou internos, que conduzem e distribuem a luz

natural do exterior ao interior do edifcio. Podem estar conectados entre si formando

espaos contguos.

So exemplos de componentes de conduo intermedirios as galerias e os

prticos (fig. 2.2). Ptios, trios e dutos de luz so componentes de conduo

internos. Ptios so comumente definidos como ambientes internos cercados por

todos os lados e abertos pelo topo. Difere-se do trio que tem as mesmas

caractersticas, mas coberto por elementos que do passagem luz natural (fig.

2.3).

Figura 2.2 - Componentes de conduo. Esquerda: Galeria aberta (andar superior) e prtico (trreo) - Pinacoteca de Brera, Milo; Direita: Galeria fechada - Palcio de Versailles.

A utilizao de espaos abertos intermedirios em climas quentes e

temperados permite que os ambientes internos sejam climatizados naturalmente,

beneficiando-se ainda da viso para o exterior. Ao contrrio, em climas frios, o

11

emprego destes espaos fica um pouco restrito viso do exterior. (SCHILLER;

EVANS7, apud POGERE, 2001).

Figura 2.3 - Componentes de conduo. Esquerda: trio - Estao Oriente, Lisboa; Direita: Ptio - Claustro da Igreja Santa Maria delle Grazie, Milo.

Por terem normalmente uma grande extenso, os trios devem ser cobertos

por materiais translcidos de baixa transmisso luminosa: 10% a 25% segundo

recomendao do IESNA - Illuminating Engineering Society of North America

(2000).

2.1.1.2. Componentes de passagem

So elementos que permitem a passagem da luz natural ao interior dos

ambientes. Podem ser aberturas laterais ou zenitais. Podem dar passagem luz do

exterior para o interior ou a partir de um ambiente intermedirio a um ambiente

interno. Para evitar penetrao de radiao solar direta podem receber elementos

de controle.

As aberturas laterais mais tradicionais, as janelas, variam em comprimento e

altura e quanto sua disposio em um ambiente, sendo mais comuns as

unilaterais e bilaterais em paredes opostas ou em paredes adjacentes (fig. 2.4).

7 SCHILLER, S. de; EVANS, J. M. Rediscovering outdoor living space. Design from the outside in. PLEA 98, Lisboa, Portugal, 1998.

12

Figura 2.4 - Componentes de passagem laterais. Janelas. (fonte: Acesso em 13/12/2008).

Com relao s aberturas laterais, as aberturas zenitais proporcionam uma

distribuio mais uniforme da iluminao natural interna se estiverem

uniformemente distribudas pela cobertura. Tambm geram maiores nveis de

iluminncia em relao s laterais porque contam, em geral, com o dobro da rea

iluminante de cu, com exceo dos sheds verticais (VIANNA; GONALVES,

2001). Pelo mesmo motivo, recebem uma carga trmica duas vezes maior que de

aberturas verticais, e, portanto devem ser usadas com critrio (AMORIM, 2002).

Anlises de conforto trmico sero fundamentais para a comprovao do bem estar

no ambiente interno.

Figura 2.5 - Componentes de passagem zenitais. Esquerda: Lucernrio tipo monitor; Direita: Lucernrio tipo shed. (fonte: BAKER; FANCHIOTTI; STEEMERS, 1993).

13

So exemplos de componentes de passagem zenitais os lucernrios

horizontais, tipo monitor e tipo shed (fig. 2.5). Domos, clarabias, tetos translcidos,

lanternins e telhados dente-de-serra tambm so considerados componentes

zenitais.

2.1.1.3. Elementos de controle

Os elementos de controle servem como filtros e barreiras que protegem os

ambientes internos do meio externo (POGERE, 2001). So acrescentados aos

componentes de passagem com o intuito de restringir a passagem da luz solar

direta e/ou redirecionar a luz que chega ao interior do ambiente.

Figura 2.6 - Elementos de controle. Esquerda: Beiral - Centro tecnolgico da Mahle, Jundia; Direita: Varandas - Edifcio residencial, So Paulo. (fontes: Esquerda: Acesso em 18/11/2008; Direita: Acesso em 18/11/2008).

Podem ser externos ou internos s aberturas. Os externos so mais

eficientes do ponto de vista do bloqueio da radiao solar que acontece antes de

penetrar no ambiente. No caso de elementos de controle internos, a radiao solar

atravessa a superfcie separadora (vidro ou policarbonato) e atinge o elemento de

controle interno que ir refletir parte da radiao de volta para o exterior, mas

14

tambm absorver outra parte da radiao que ser convertida em calor e ser

irradiada no interior do ambiente (SILVA, 2007).

Figura 2.7 - Elementos de controle. Esquerda: Venezianas externas - Como, Itlia; Direita: Toldos - Veneza, Itlia.

Podemos citar os vidros e policarbonatos transparentes ou translcidos,

varandas, beirais (fig. 2.6), marquises, sacadas, toldos, cortinas, venezianas

(externas ou internas) (fig. 2.7), elementos vazados tipo cobog, brises verticais e

horizontais (mveis ou fixos) (fig. 2.8), prgulas e tambm a vegetao.

Figura 2.8 - Elementos de controle. Esquerda: Cobog - Escola PHD Infantil, Natal; Direita: Brise horizontal fixo - Edifcio escolar, So Paulo. (fontes: Esquerda: Acesso em 18/11/2008; Direita: http://www.arcoweb.com.br/arquitetura/arquitetura759.asp> Acesso em 18/11/2008.

2.1.2. Sistemas para iluminao artificial

Sistemas de iluminao artificial so compostos por luminrias, lmpadas e

equipamentos complementares (ex.: transformadores e reatores). Segundo Vianna

15

e Gonalves (2001) o sistema tico (luminria + lmpada) pode ser classificado em

funo da forma como o fluxo luminoso irradiado, em direta, semi-direta,

uniforme, semi-indireta e indireta (fig. 2.9):

Figura 2.9 - Classificao das luminrias e curvas de distribuio da intensidade luminosa. (Adaptado de: VIANNA; GONALVES, 2001 e IESNA, 2000)

A mesma classificao proposta pela CIE - Commission Internationale de

l'Eclairage para luminrias internas, que estabelece mais detalhadamente a

proporo do fluxo luminoso dirigido para cima e para baixo do plano horizontal da

luminria (IESNA, 2000):

Direta: quando o sistema tico direciona 90% a 100% de seu fluxo luminoso

emitido para baixo. A distribuio pode variar de muito espalhado a altamente

16

concentrado dependendo do material do refletor, acabamento e controle tico

empregado;

Semi-direta: quando o fluxo luminoso do sistema tico emitido

predominantemente para baixo (60% a 90%), mas uma pequena parte

direcionada para cima, iluminando o teto e a parte superior das paredes;

Uniforme ou difusa: quando as pores do fluxo luminoso ascendente e

descendente se equivalem, medindo cada uma delas entre 40% e 60%, o

sistema tico dito uniforme ou difuso. Uma outra categoria dentro dessa

classificao, porm no considerada pela CIE, chamada de direta-indireta, e

ocorre quando o sistema tico emite muito pouca luz nos ngulos prximos

horizontal;

Semi-indireta: caracterizada pela distribuio luminosa inversa ao sistema

semi-direta, ou seja, quando a maior parte do fluxo luminoso direcionada para

cima da luminria (60% a 90%), e o restante direcionado para baixo;

Indireta: sistemas ticos classificados como indiretos so aqueles cujo fluxo

luminoso predominantemente ascendente (90% a 100%) iluminando o teto e a

parte superior das paredes.

2.1.3. Anlise do desempenho da iluminao

A viso depende da luz e a iluminao deve oferecer condies visuais com

as quais as pessoas possam desempenhar suas atividades com eficcia, eficincia

e conforto. Sistemas de iluminao so projetados objetivando o desempenho

visual, mas o conforto visual um aspecto que deve ser considerado. Desempenho

visual determinado pela capacidade do sistema visual, enquanto conforto visual

est relacionado s expectativas humanas. Qualquer sistema de iluminao que

no alcance tais expectativas poder ser considerado desconfortvel mesmo que

haja adequado desempenho visual (IESNA, 2000).

Em geral, boa visibilidade definida por um nvel de iluminao adequado

para uma determinada tarefa visual, distribuio uniforme de iluminncia e

luminncia, direcionalidade da luz para modelar objetos e superfcies

tridimensionais, ausncia de ofuscamento, e reproduo adequada de cores (IEA,

17

2000). Um bom projeto de iluminao pressupe que sejam observadas as

seguintes consideraes:

2.1.3.1. Iluminncias

Historicamente a determinao da quantidade de luz necessria em uma

edificao baseou-se na quantidade de luz, independente da fonte, necessria para

o desempenho de tarefas visuais. A qualidade e carter da luz no espao devem

ser considerados como o principal elemento do projeto. Em projetos que utilizam

sistemas de iluminao natural (caracterstica do projeto integrado), tanto os

aspectos quantitativos quanto os qualitativos so de fundamental importncia para

o projeto arquitetnico em funo do impacto da luz natural na forma, organizao

do espao e orientao das aberturas (ROBBINS, 1986).

O mesmo autor observou que desde o final do sculo XX, a crescente

demanda pelo uso da iluminao artificial seja como sistema suplementar

iluminao natural, ou para proporcionar efeitos artsticos acarretou um

crescimento correspondente tambm nos nveis de iluminncia propostos nas

diversas diretrizes de projeto luminotcnico por todo o mundo.

Diversos estudos levantados pelo IESNA (2000), que buscavam identificar

preferncias em nveis de iluminncia mdia no plano de trabalho, apontaram no

haver padres de preferncia para um valor de iluminncia especfico, mas sim

extensos intervalos de nveis de iluminncia aceitveis.

Diretrizes apresentadas pela IEA (2000) consideram que os nveis de

iluminncia recomendados para tarefas com suporte em papel (ex.: leitura e escrita)

podem ser excedidos em at duas vezes ou mais, desde que seja garantida a

ausncia de ofuscamento e mnimo impacto do ganho trmico no sistema de ar

condicionado (especialmente em climas quentes). Por outro lado, para tarefas

relacionadas a equipamentos emissores de luz (ex.: computadores e aparelhos de

televiso), os nveis de iluminncia mdia recomendados em normas devem ser

tomados como valores mximos, uma vez que excedidos tais valores possa

decorrer uma reduo da visibilidade. Para ambientes de escritrios onde

aconteam tarefas relacionadas a ambas as mdias, papel e computador, dito que

18

maior ser o sucesso do sistema de iluminao, quanto maior for o nmero de

horas por ano em que o sistema de iluminao integrado conseguir atingir, sem no

entanto exceder demasiadamente, o nvel de iluminncia recomendado.

No Brasil, a ABNT - Associao Brasileira de Normas Tcnicas (1992, p. 1)

preconiza atravs da NBR 5413 - Iluminncia de interiores "valores de iluminncias

mdias mnimas em servio para iluminao artificial" para diversos tipos de

estabelecimentos. A mesma norma indicada tambm para determinar nveis de

iluminncia para iluminao natural.

Ainda os cdigos de obras e edificaes vigentes em todo o territrio

nacional estabelecem parmetros relacionados rea das aberturas externas para

a admisso de luz e ventilao natural. Diferentes em cada estado, os cdigos

devem refletir as necessidades especficas do clima de cada regio. Mas apesar de

sua autoridade legislativa, os parmetros estabelecidos por esses cdigos devem

ser analisados criteriosamente pela equipe de projeto.

2.1.3.2. Contrastes adequados de luminncias

Contraste a avaliao perceptiva da diferena do aspecto de duas ou mais

partes do campo visual observadas simultaneamente (ABNT, 1991).

Baixa visibilidade e desconforto visual podem ocorrer se o olho for forado a

se adaptar rapidamente a uma grande diferena de nveis de iluminao (IEA,

2000). Grandes contrastes de luminncia devem ser evitados para minimizar a

fadiga visual. Em geral superfcies no devem apresentar diferena extrema de

luminncias, contudo, espaos com total uniformidade de brilho falham em

interesse visual (IESNA, 2000).

A tabela a seguir lista alguns contrastes de luminncias recomendados:

TABELA 2.1 - CONTRASTES DE LUMINNCIAS ADEQUADOS

CONTRASTES DE LUMINNCIAS VALOR REFERNCIA

Luminncias tarefa/ entorno imediato 2,5:1 a 3:1 IESNA apud IEA, 2000

Luminncias tarefa/ entorno remoto (mximo contraste em um ambiente)

40:1* IESNA apud IEA, 2000; UNI 10380 apud AMORIM, 2000

Luminncias fonte luminosa/ entorno 20:1 UNI 10380 apud AMORIM, 2000

19

* Observar diretrizes adicionais para evitar ofuscamento. Quando houver um objeto em destaque, admite-se um contraste mximo

onde sua luminncia poder chegar a 50 vezes a luminncia do fundo (UNI 10380,

apud AMORIM, 2000).

2.1.3.3. Uniformidade ou distribuio de iluminncias

Nveis mdios, mximos e mnimos de iluminncia admissveis no so

suficientes para avaliar a qualidade visual de um ambiente iluminado. A distribuio

de iluminncias no ambiente como um todo e sobre a rea de trabalho so

parmetros que complementam essa avaliao (SOUZA, 2004).

Contrastes de iluminncia e de luminncia descritos por ndices entre valores

mximos e mdios, ou mdios e mnimos so usados para quantificar a

uniformidade luminosa sobre superfcies (IESNA, 2000; IEA, 2000).

A iluminncia de tarefa deve ser maior que a iluminncia do entorno

imediato, mas de modo geral, quanto mais uniforme for a distribuio da luz no

campo visual, melhor ser a visibilidade da tarefa (IESNA, 2000; IEA, 2000).

Um estudo desenvolvido por Tuow8 (apud IESNA, 2000) observou a relao

entre distribuio de iluminncias e refletncia da superfcie na rea de tarefa.

Indivduos foram colocados para executar uma simples tarefa em diversas carteiras

escolares sob diferentes iluminncias. Depois os participantes do experimento

indicaram em qual das carteiras eles preferiram desempenhar a tarefa para cada

iluminncia avaliada (50, 100, 500, 1000 lux). Os resultados da pesquisa revelaram

que para iluminncias altas os indivduos preferiram carteiras de baixa refletncia.

Para altas iluminncias (500 lux) a maior preferncia foi pela razo 3:1 entre o

papel e o fundo, enquanto para baixas iluminncias 2:1 representou a maior

preferncia.

A partir do conceito de zonas luminosas, Robbins (1986) orienta atravs de

uma regra geral quanto s diferenas de iluminncias adequadas dentro de uma

8 TUOW, L. M. C. 1951. Preferred brightness ratio of task and its immediate surroundings.Proceedings: Commission Internationale de l'clairage 12th Session. Paris: Bureau Central de la CIE.

20

mesma zona. A luminosidade no ponto de maior iluminncia no deve ser maior

que aproximadamente trs vezes a luminosidade no ponto de menor iluminncia.

Mas ressalta que esta diretriz deve variar de acordo com a acuidade da tarefa

visual. De acordo com o autor trs zonas com diferenas de iluminncias distintas

so recomendadas:

Diferena entre iluminncias da tarefa e do fundo = 3:1;

Diferena entre iluminncias da tarefa e do fundo = 6:1;

Diferena entre iluminncias da tarefa e do fundo = 9:1.

Conforme mencionado anteriormente, diferenas superiores a 9:1 no so

recomendadas, e quando isso ocorrer a rea dever ser novamente dividida em

mais zonas luminosas.

Outros trabalhos e normas preconizam alguns valores para razo entre

iluminncias, que so apresentados na tabela seguinte:

TABELA 2.2 - NDICES RECOMENDADOS PARA RAZO ENTRE ILUMINNCIAS

UNIFORMIDADE VALOR REFERNCIA

Iluminncias tarefa/ mn. < 3:1 CIE, apud AMORIM, 2000

Iluminncias tarefa/ entorno 1,5:1 a 3:1 IESNA, 2000

Iluminncias mx./ mn. 5:1 CIBSE, apud SOUZA, 2004

importante observar ainda que por questes intencionais de projeto o

arquiteto poder abrir mo da uniformidade quando desejar destacar objetos ou

valorizar uma rea do ambiente, incorporando ritmo a um ambiente montono.

2.1.3.4. Ausncia de ofuscamento

Ofuscamento a "condio de viso na qual h desconforto ou reduo da

capacidade de distinguir detalhes ou objetos, devidos a uma distribuio

desfavorvel das luminncias, ou a contraste excessivo." (ABNT, 1991, p. 13) Pode

ser direto, quando causado por uma fonte luminosa situada no campo visual,

particularmente quando essa fonte est prxima ao eixo de viso; indireto, quando

o objeto luminoso no est na mesma direo do eixo de viso (ABNT, 1991); ou

21

por reflexo, quando causado por reflexos provenientes de superfcies polidas ou

brilhantes causando desconforto e reduzindo a visibilidade (IESNA, 2000).

Tais tipos de ofuscamento causam dois efeitos indesejveis percepo

visual: reduo da visibilidade ou ofuscamento perturbador, e incmodo ou

ofuscamento desconfortvel (AMORIM, 2000).

Ofuscamento perturbador acontece quando a luz se espalha dentro do

olho fenmeno ptico natural que aumenta com o passar da idade (IESNA,

2000) reduzindo o contraste nas imagens formadas na retina (tipicamente em

baixos nveis de iluminao), e a viso parcialmente ou totalmente impedida/

bloqueada (ex.: ofuscamento causado por faris de automveis) (IEA, 2000).

O ofuscamento perturbador tem pouca importncia em ambientes internos.

Esse tipo de ofuscamento normalmente causa desconforto, mas quando a fonte

luminosa grande, poder no causar a sensao de desconforto (ex.: a viso de

um objeto fixado sobre uma parede adjacente a uma janela ser dificultada pelo

ofuscamento, mas no chega a causar desconforto) (IESNA, 2000).

Ofuscamento desconfortvel a sensao de incmodo causada por

brilho intenso ou distribuio no uniforme de luminncias no campo de viso. A

avaliao do ofuscamento desconfortvel baseada no tamanho, luminncia e

nmero de fontes ofuscantes, posicionamento das fontes no campo de viso e

luminncia do fundo. Algumas condies devem ser observadas para se evitar o

ofuscamento desconfortvel (IEA, 2000):

Luminncia - para tarefas desenvolvidas em computador, dever ser observada

uma luminncia mxima de 300 cd/m2 nas superfcies do entorno imediato e

850 cd/m2 nas superfcies no entorno remoto do campo de viso;

Dimenso - a luminncia mdia de uma rea de 0,6 x 0,6 m dentro do campo

de viso deve ser mantida abaixo de 850 cd/m2;

Contrastes de luminncias - devem ser observados os valores mximos

descritos no item 2.1.1.2. Contrastes adequados de luminncias;

Geometria - fontes luminosas ofuscantes devem ser mantidas fora da linha de

viso;

Velamento por reflexo - reflexos causados por superfcies brilhantes reduzem

os contrastes e prejudicam a visibilidade. Sistemas de iluminao natural

podem reduzir ou eliminar velamentos por reflexo atravs do controle da

22

insolao direta e nveis de luminncia dentro da rea visvel a partir da

superfcie de trabalho.

2.1.3.5. Padro e direo da luz

Algumas tarefas necessitam do efeito direcional da luz para modelar objetos

e superfcies tridimensionais. Quanto maior a quantidade de luz difusa em um

ambiente, menor ser a ocorrncia de sombras e, portanto, mais difcil ser a

avaliao de profundidade, forma e textura das superfcies. Por esse motivo, luz

direta e luz difusa devem ser bem dosadas (fig. 2.10). A luz solar direta

tipicamente direcional, porm com suficiente luz difusa proveniente da abbada

celeste para promover contrastes em um objeto tridimensional (IEA, 2000).

Figura 2.10 - Efeitos do padro e direcionalidade da luz sobre os objetos. Esquerda: Escultura banhada com luz natural direta no interior da Baslica de So Pedro, Roma. O facho concentrado de luz descendente revela detalhes de forma dramtica e a imagem destacada do fundo pelo contraste acentuado de claro e escuro; Direita: Escultura iluminada por luz natural difusa proveniente de sua lateral esquerda. Os detalhes so revelados de forma mais suave e o contraste entre imagem e fundo mais tnue. Museu do Louvre.

A luz natural considerada referencial para a percepo da iluminao. A

percepo do mundo visual no determinada unicamente pelos estmulos visuais

apresentados ao sistema visual como a imagem na retina. Mais propriamente, o

estmulo apresentado ao sistema visual prov informao que ser interpretada

com base em experincias passadas e informaes coincidentes (IESNA, 2000).

A figura 2.11 mostra uma superfcie com rebaixos e ressaltos. Entretanto, se

a pgina for invertida os rebaixos se tornam ressaltos e vice-versa, porque

23

inconscientemente assumimos que a luz que desenha as sombras sempre vem de

cima. Para a concepo de projetos luminotcnicos deve-se considerar essa

informao como uma expectativa do usurio em relao ao ambiente iluminado

(IESNA, 2000).

Figura 2.11 - O efeito da luz na percepo da profundidade. Esta figura contm rebaixos e ressaltos. Girando a pgina de cabea para baixo os rebaixos parecero ressaltos e vice-versa porque, perceptualmente, aprendemos que a iluminao vem de cima para baixo. (fonte: IESNA, 2000, trad. livre.)

Algumas regras gerais tambm foram apontadas em alguns estudos sobre o

assunto. A iluminao natural lateral proporciona melhor visibilidade para tarefas

horizontais do que a iluminao vinda do teto por sistemas de iluminao artificial

(IEA, 2000). Em geral, a iluminao geral difusa em um ambiente inadequada

para avaliao de texturas finas. Nesse caso, a iluminao de tarefa pode ser

usada para dar direo, distribuio e intensidade iluminao (IESNA, 2000).

Uma importante funo da iluminao, o reconhecimento facial e a

percepo das feies so favorecidos por contrastes em torno da boca e dos

olhos, resultado que pode ser alcanado atravs da iluminao multidirecional para

modelar o rosto. A luz refletida pelas paredes, teto e outras superfcies ajudam a

aumentar a iluminncia vertical na face, preenchendo sombras acentuadas e

delineando-a de uma maneira mais agradvel. Fachos concentrados de baixo para

cima devem ser abolidos por causar muito contraste, gerando sombras muito

agudas e acentuando marcas e rugas (IESNA, 2000).

24

2.1.4. Outros aspectos importantes da iluminao

2.1.4.1. Temperatura de cor

A cor da iluminao descrita por sua cromaticidade ou temperatura

correlata de cor, ou simplesmente temperatura de cor, que designa a cor aparente

de uma fonte luminosa.

A temperatura de cor de uma fonte luminosa descreve sua aparncia de cor

comparada emitida por um corpo negro9, que em teoria irradia toda a energia que

recebe (VIANNA; GONALVES, 2004). Na prtica este parmetro permite

identificar a tonalidade percebida da luz emitida por determinada fonte luminosa.

Medida numa escala de graus Kelvin (K), a tonalidade da luz produzida por

uma fonte pode ser percebida como mais amarelada ou de um branco mais puro,

assim como ocorre com a cor da luz do sol. A luz do sol ao nascer mais

amarelada e vai se tornando mais branca no passar das horas. No entardecer,

quando o sol est novamente prximo ao horizonte, ela torna a ter uma aparncia

amarela e at mesmo dourada. As lmpadas artificiais tambm apresentam essa

diferena de tonalidade da luz emitida, e por isso alguns modelos so descritos por

caractersticas relacionadas s da luz natural. Ex.: luz do dia especial, extra luz do

dia, skywhite e etc10.

9 "Constitui-se num corpo metlico negro que apresenta um valor de 100% de absoro de energia, e portanto quando aquecido apresenta uma variao da sua cor devido ao implemento de calor. medida que as temperaturas trmicas, medidas na escala Kelvin, crescem, seu espectro segue do infravermelho, passando pelo espectro visvel, at atingir o ultravioleta e o ponto de fuso. Esta escala de cor, medida partir desta correlao do efeito luminoso da incandescncia do corpo negro, delimitou a referncia de temperaturas de cor." Fonte: MERCOLUX . Acesso em 10 abr. 2008. 10 Nomes dados pelos fabricantes temperatura de cor de lmpadas fluorescentes. Luz do dia especial e skywhite so nomes de lmpadas da Osram, e extra luz do dia, de uma lmpada fabricada pela Philips. Fonte: Catlogo da Linha de Produtos OSRAM 2006/2007.

25

2.1.4.2. ndice de Reproduo de Cores

O IRC - ndice de Reproduo de Cores um indicador especificado pela

CIE que varia de 0 a 100 para medir a correspondncia entre a cor de um objeto

observado sob uma determinada fonte luminosa e a sua aparncia diante de uma

fonte luminosa de referncia. Desta forma, o IRC determina a correspondncia

entre uma fonte que se pretende avaliar e a fonte de referncia, para uma mesma

temperatura de cor. Sabendo-se que a fonte de referncia ser sempre a luz

natural (cujo IRC equivale a 100%), pode-se dizer que o IRC a medida da

correspondncia de uma fonte luminosa qualquer em relao luz natural

(ROBBINS, 1986). Quanto maior a fidelidade de uma fonte artificial em reproduzir

as cores tal qual o sol, mais prximo de 100 ser seu IRC.

2.1.4.3. Treinamento do pessoal de manuteno e usurios

Outro aspecto muito importante em sistemas integrados de iluminao diz

respeito ao treinamento do pessoal de manuteno e dos usurios, em relao

operao e objetivos do sistema de controle da iluminao artificial em resposta

luz natural. Os usurios devero ser instrudos a respeito dos propsitos, bem

como do funcionamento normal do sistema, para que se familiarizem com as

mudanas ocorridas durante a operao do mesmo e porque algumas vezes tero

que interagir com ele atravs do acionamento manual de alguns comandos

controlados automaticamente (IEA, 2001).

Para o sucesso do sistema de iluminao integrado ser conveniente que as

informaes sobre do funcionamento e manuteno do sistema de controle da

iluminao artificial em resposta luz natural cheguem ao usurio e responsveis

pela manuteno atravs de um gestor do edifcio ou de documentao e suporte

tcnico. Para que o usurio entenda o funcionamento do sistema de controle como

um todo, deve entender primeiro o funcionamento do fotossensor. Ele deve ser

alertado sobre como o sensor percebe a iluminao e como o sistema reagir

quando houver mudanas no ambiente (IEA, 2001).

26

O sistema de controle no funcionar a contento se no for aceito pelo

usurio. Um sistema ser mais bem aceito se reagir de forma previsvel. Sua

reao dever ser rpida quando uma ao for necessria (ex.: surgimento

repentino de nuvens escuras no cu), e devagar quando a inteno de que o

usurio no perceba mudanas gradativas (ex.: aumento da luz natural ao longo da

manh) (IEA, 2001).

As pessoas gostam de controlar seu ambiente, portanto deve haver um meio

pelo qual o usurio domine o sistema. Mas se o controle tiver funes muito

complexas o usurio ir se aborrecer na tentativa de manuse-lo e poder

encontrar uma maneira de adulterar seu funcionamento minando as possibilidades

de racionalizar o consumo de energia eltrica pelo sistema de iluminao artificial.

Aps a instalao do sistema de controle pode ser til a aplicao de questionrios

ou entrevistas aos usurios para identificar se o nvel de iluminncia aceitvel e

se ocorrem flutuaes indesejveis da iluminncia no ambiente (IEA, 2001).

2.1.4.4. Vistas para o exterior

Aberturas com vistas para o exterior so desejveis em ambientes de

trabalho ou domsticos. Pessoas no gostam de estar em um ambiente quando

sabem que h uma vista para o exterior, mas no podem v-la. Atravs das janelas

as pessoas podem perceber as mudanas do clima e das horas do dia. A vista

externa tambm auxilia na orientao dos usurios em uma edificao. E ainda,

quando olhamos para um ponto distante no horizonte atravs de uma janela

proporcionamos um relaxamento aos msculos oculares (BELL; BURT, 1995).

Vistas de cenas naturais com plantas e cu despertam interesse pela

variedade e movimento que oferecem. Quando o cenrio externo urbano, vistas

dinmicas com atividades humanas, assim como as mudanas do clima so

preferidas pela maioria das pessoas (BELL; BURT, 1995).

Segundo o BS Daylight Code (apud, BELL; BURT, 1995), uma vista pode ser

dividida em trs partes (fig. 2.12):

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Superior (distante) - o cu acima do skyline natural ou urbano;

Mdia - o objeto ou a cena. Ex.: campos, rvores, montanhas e edificaes;

Inferior (prximo) a base da cena. Ex.: piso, pavimentao.

Figura 2.12 - Vista harmnica para o exterior. Jardins do Palcio de Versailles vistos atravs de uma janela. As trs partes da vista so bem definidas.

As vistas que contm as trs partes so mais satisfatrias para os usurios

do ambiente em questo. Na prtica tal situao no ser sempre possvel, mas se

for perseguida desde o incio do projeto, pode ser alcanada com mais facilidade.

Vistas onde o cu no aparece costumam causar insatisfao (fig. 2.13).

superior

mdia

inferior

28

Figura 2.13 - Vistas indesejveis para o exterior. Esquerda: Abertura muito alta - vista desproporcional com muito cu; Direita: Abertura muito baixa - vista desproporcional com pouco cu e muito solo.

2.1.5. Disponibilidade de luz natural

O movimento dirio e sazonal do sol na abbada celeste produz um padro

previsvel de quantidade e direcionalidade da luz natural disponvel, relativo a uma

localidade no globo terrestre, diretamente influenciado por mudanas de clima,

temperatura e poluio do ar (IESNA, 2000). Caractersticas fsicas e geogrficas,

orientao e configurao morfolgica do entorno construdo tambm afetam direta

ou indiretamente a disponibilidade de luz natural (VIANNA; GONALVES, 2004).

Apenas 40% do espectro da radiao solar recebida pela superfcie da Terra

correspondem radiao visvel, ou seja, luz. A parcela desta radiao visvel que

atravessa a atmosfera varivel em funo das condies e profundidade das

camadas atmosfricas (IESNA, 2000). A luz que atinge a atmosfera se divide em

duas fraes, uma direta e outra difusa. Uma parte atravessa a atmosfera em forma

de feixes de luz direta. A outra parte difundida pela poeira, vapor de gua e outros

elementos em suspenso no ar (VIANNA; GONALVES, 2004, IESNA, 2000). As

componentes direta e difusa formam a iluminao global.

A disponibilidade de luz natural se refere quantidade de luz natural

proveniente do sol e do cu para uma localidade, data, hora e condio de cu

especficas (IESNA, 2000). Varia em funo da altura do sol no cu e das

condies de nebulosidade e turvamento da atmosfera. Esta variao impossibilita

a adoo de valores exatos para a predio de luminosidade e desta forma

29

adotam-se valores estatsticos estabelecidos por meio de medies (SOTERAS11,

apud SOUZA, 2004).

Para efeito de estudo da iluminao, considera-se que a luz natural provm

do sol (luz direta), do cu (luz difusa) e tambm a luz refletida pelo entorno (luz

indireta) (IESNA, 2000).

Para identificar a posio exata do sol no cu com relao a uma dada

localidade, dia e horrio, e consequentemente a direo da luz direta, usam-se

coordenadas angulares: azimute e altura solar (fig. 2.3). A altura solar o ngulo

compreendido entre o sol e o plano do observador. O azimute o ngulo horizontal

marcado a partir do Norte geogrfico em sentido horrio at a projeo do sol no

plano. Em ambos os casos, o vrtice do ngulo ser sempre o centro da projeo

horizontal da abbada. Os percursos aparentes do sol na abbada celeste para

uma determinada latitude so observados nas cartas ou diagramas solares (Ver

item 2.2.2.1. Carta Solar).

NORTEaltura solar

azimute

Figura 2.14 - Azimute e altura solar. (adaptado de: BITTENCOURT, 2004).

Informaes sobre disponibilidade da luz natural so importantes para a

definio de estratgias para uso conjunto da luz natural e artificial. Dados de

freqncia de ocorrncia de tipos de cu podem definir os perodos do ano em que

haver maior disponibilidade de luz natural. Associada s iluminncias mdias de

cada tipo de cu esta informao poder ser utilizada para estimar a economia

energtica potencial para projetos que integram sistemas de iluminao natural e

artificial.

11 SOTERAS, R. M. Geometra e Iluminacin Natural: introducin de la iluminacin natural em el processo de control grfico del diseo, Tesis Doctoral, ETSAB, UPC, Barcelona, Espaa, 1985.

30

Pela natureza dinmica da luz natural e conseqente variao das condies

de iluminao, necessrio conhecer informaes sobre a disponibilidade de luz

natural especficas da regio para onde se projeta (AMORIM, 2000; SOUZA, 2004).

Tais informaes so formuladas a partir de medies peridicas das condies de

luminosidade externa para determinada localidade. A partir da criao do Programa

Internacional de Medio de Iluminao Natural em 1985, A CIE deu incio

implementao de estaes de medio pela Europa, Amrica do Norte e Amrica

do Sul (SOUZA, 2004). Amorim (2000) e Souza (2004) detectaram a carncia de

dados sobre a disponibilidade de luz natural no Brasil. H somente duas estaes

de medio em territrio nacional: Florianpolis e Belo Horizonte.

Diante da escassez de dados medidos da disponibilidade de luz natural em

nosso pas, podero ser adotados os dados referentes s condies de

nebulosidade constantes nas Normais Climatolgicas12 (LAMBERTS; DUTRA;

PEREIRA, 2004) em conjunto com valores mdios de iluminncias externas

calculados para planos horizontais e verticais gerados, por exemplo, a partir do

programa computacional DLN (Disponibilidade de Luz Natural)13.

O programa DLN calcula atravs das equaes IES, para qualquer

localidade (latitude e longitude) e data, as iluminncias mdias direta, difusa ou

global (direta + difusa) para cus claro, parcialmente encoberto e encoberto, sobre

planos horizontais ou verticais. Tambm pode calcular a luminncia em qualquer

ponto da abbada celeste, a partir da altura solar e azimute, para as mesmas

condies de cu anteriores (SCARAZZATO, 2004).

O trabalho de tese de Scarazzato, que deu origem ao programa DLN,

desenvolveu o conceito do Dia Luminoso Tpico de Projeto aplicado iluminao

12 Editadas pelo Departamento Nacional de Meteorologia do Ministrio da Agricultura e Reforma Agrria, as Normais Climatolgicas so uma compilao de dados mdios mensais e anuais referentes a nove parmetros meteorolgicos (dentre eles nebulosidade) medidos por um perodo de 30 anos em 209 estaes meteorolgicas brasileiras, executados de acordo com os critrios recomendados pela Organizao Meteorolgica Mundial - OMM [BRASIL. Ministrio da Agricultura e Reforma Agrria. Normais Climatolgicas (1961 - 1990). Braslia, 1992.]; 13 O programa computacional DLN (Disponibilidade de Luz Natural) de autoria do Professor Paulo Sergio Scarazzato e fornece previso de luminncias e iluminncias, produto da abbada celeste, para planos horizontais e verticais externos, em funo do ngulo azimute, para um intervalo de tempo das 5 h s 19h do dia (hora solar verdadeira) sob condies de cu claro, parcialmente encoberto e encoberto. (AMORIM, 2000; SCARAZZATO, 2004).

31

natural14, que melhor representa, em termos de disponibilidade de luz natural, um

dado perodo de tempo. Para o perodo estabelecido, o DLN calcula as mdias das

iluminncias horizontais estimadas de duas em duas horas, para cus claro,

parcialmente encoberto e encoberto. Em seguida o programa busca o dia cujas

iluminncias horizontais mais se aproximam das iluminncias mdias calculadas e

este ser ento considerado o Dia Luminoso Tpico, DLT daquele perodo.

Normalmente calcula-se o DLT para todas as estaes climticas ou para cada um

dos meses, para uma percepo mais minuciosa da disponibilidade de luz natural

ao longo do ano (SCARAZZATO, 2004).

2.1.5.1. Classificao de tipos de cu

A disponibilidade de luz difusa proveniente do cu est diretamente

relacionada s condies atmosfricas. Tais condies foram classificadas como

tipologias de cu. Os tipos de cu podem ser organizados em duas categorias

(KITTLER; PEREZ; DARULA15, apud SOUZA, 2004):

Cus homogneos - variam de claro a encoberto e so caracterizados por uma

distribuio espacial homognea da densidade atmosfrica;

Cus no homogneos - cu azul com nuvens, cus parcialmente encobertos e

cus com nuvens esparsas so irregulares quanto distribuio da densidade

atmosfrica e consequentemente das luminncias.

Segundo Souza (2004) os tipos de cus mais empregados em estudos sobre

iluminao natural so trs tipos clssicos de cus homogneos: cu encoberto,

cu claro e cu parcialmente encoberto, este ltimo caracterizado como um cu

claro com alto ndice de turvamento16.

14 O conceito do Dia Luminoso Tpico de Projeto ou simplesmente Dia Luminoso Tpico (DLT), anlogo quele utilizado em conforto trmico, escolhido como aquele que apresenta iluminncias mais prximas aos valores mdios calculados para o perodo considerado (AMORIM, 2000). 15 KITTLER, R.; PEREZ, R.; DARULA, S. Sky classification respecting energy-efficient lighting, glare and control needs. Journal of the Illuminating Engineering Society, winter 1997, p 57-68. 16 De acordo com Souza (2004, p.22) "a atenuao atmosfrica da radiao atravs de uma atmosfera real versus aquela atenuao sofrida em uma atmosfera clara e seca fornece uma indicao do fator de turvamento."

32

Em 1984 a IESNA publicou um documento17 apresentando uma srie de

algoritmos de clculo aplicveis iluminao natural, baseados em medies e

mtodos preditivos existentes. O modelo proposto inclua pela primeira vez a

tipologia de cu parcialmente encoberto alm dos cus claro e encoberto

(SCARAZZATO, 2004). A IESNA classifica padres de luminosidade do cu de

acordo com o parmetro da razo de cobertura do cu (sky-cover) (IESNA, 2000).

A razo de cobertura do cu estima a quantidade de nuvens que cobrem o

cu. expressa em dcimos, numa escala de 0,0 para cu sem nuvens a 1,0 para

cu completamente encoberto.

Um novo conceito de distribuio de luminncias em modelos de cus foi

proposto pela CIE para a padronizao de condies de luz natural exteriores na

recm publicada ISO 15469:2004 (E) / CIE S 011/E:2003 - Spatial Distribution of

Daylight - CIE Standard General Sky. Segundo Darula e Kittler (2002), o novo

conceito abrange um vasto registro de ocorrncias, desde o cu encoberto ao cu

claro considerando-se ou no a luz direta do sol respectiva. So descritos 16

diferentes modelos padronizados de cu objetivando formular uma base universal

para a classificao de medies de luminncias de cu e fornecer um mtodo para

o clculo de luminncias do cu.

No Brasil, a ABNT adotou em sua recente normatizao para

Procedimentos de clculo para a estimativa da disponibilidade de luz natural,

trs tipos de cu: cu claro, cu encoberto e cu parcialmente encoberto ou

intermedirio, assim descritos:

Cu claro - inexistncia de nuvens ou baixa nebulosidade, mais brilhante em

torno do sol e prximo ao horizonte. A parte mais escura estar a 90 em

relao ao sol. caracteristicamente azul devido existncia de pequenas

partculas de gua em suspenso, fazendo com que apenas os menores

comprimentos de onda (poro azul do espectro) venham em direo

superfcie da Terra. A luminncia de qualquer ponto na abbada relacionada

luminncia do znite e altura solar;

Cu encoberto - a superfcie da abbada celeste completamente preenchida

por nuvens. Grandes partculas de gua em suspenso na atmosfera refletem e

17 IESNA, RP 21-84 - Recommended Practice for the Calculation of Daylight Availability.

33

refratam a luz direta do sol, para todos os comprimentos de onda. O cu

tipicamente cinza-claro, e a luminncia da poro em t