A iluminação é fornecida dentro dos interiores, a fim de satisfazer os seguintes requisitos:

• para ajudar a fornecer um ambiente de trabalho seguro
• para auxiliar no desempenho de tarefas visuais
• desenvolver um ambiente visual apropriado.

A provisão de um ambiente de trabalho seguro deve estar no topo da lista de prioridades e, em geral, a segurança aumenta ao tornar os perigos claramente visíveis. A ordem de prioridade dos outros dois requisitos dependerá em grande parte do uso que for dado ao interior. O desempenho da tarefa pode ser melhorado garantindo que os detalhes da tarefa sejam mais fáceis de ver, enquanto ambientes visuais apropriados são desenvolvidos variando a ênfase da iluminação dada aos objetos e superfícies dentro de um interior.

A nossa sensação geral de bem-estar, incluindo moral e fadiga, é influenciada pela luz e pela cor. Sob níveis de iluminação baixos, os objetos teriam pouca ou nenhuma cor ou forma e haveria uma perda de perspectiva. Por outro lado, um excesso de luz pode ser tão indesejado quanto pouca luz.

Em geral, as pessoas preferem uma sala com luz do dia a uma sala sem janelas. Além disso, considera-se que o contato com o mundo exterior auxilia na sensação de bem-estar. A introdução de controles automáticos de iluminação, juntamente com o escurecimento de alta frequência de lâmpadas fluorescentes, tornou possível fornecer aos interiores uma combinação controlada de luz natural e luz artificial. Isso tem o benefício adicional de economizar nos custos de energia.

A percepção do caráter de um interior é influenciada tanto pelo brilho quanto pela cor das superfícies visíveis, tanto internas quanto externas. As condições gerais de iluminação dentro de um interior podem ser alcançadas usando luz do dia ou iluminação artificial, ou mais provavelmente por uma combinação de ambas.

Avaliação de Iluminação

Requisitos gerais

Os sistemas de iluminação usados ​​em interiores comerciais podem ser subdivididos em três categorias principais: iluminação geral, iluminação localizada e iluminação local.

As instalações de iluminação geral normalmente fornecem uma iluminância aproximadamente uniforme em todo o plano de trabalho. Esses sistemas geralmente são baseados no método de projeto de lúmen, em que uma iluminância média é:

Iluminância média (lux) =

Os sistemas de iluminação localizada fornecem iluminação em áreas de trabalho gerais com um nível reduzido simultâneo de iluminação em áreas adjacentes.

Os sistemas de iluminação local fornecem iluminação para áreas relativamente pequenas que incorporam tarefas visuais. Tais sistemas são normalmente complementados por um nível específico de iluminação geral. A Figura 1 ilustra as diferenças típicas entre os sistemas descritos.

Figura 1. Sistemas de iluminação

Onde tarefas visuais devem ser executadas, é essencial atingir um nível de iluminância exigido e considerar as circunstâncias que influenciam sua qualidade.

O uso da luz do dia para iluminar tarefas tem méritos e limitações. As janelas que permitem a entrada da luz do dia em um interior fornecem uma boa modelagem tridimensional e, embora a distribuição espectral da luz do dia varie ao longo do dia, sua reprodução de cores é geralmente considerada excelente.

No entanto, uma iluminância constante em uma tarefa não pode ser fornecida apenas pela luz natural do dia, devido à sua ampla variabilidade, e se a tarefa estiver dentro do mesmo campo de visão de um céu claro, é provável que ocorra o ofuscamento incapacitante, prejudicando assim o desempenho da tarefa . O uso da luz do dia para a iluminação da tarefa tem sucesso apenas parcial, e a iluminação artificial, sobre a qual pode ser exercido maior controle, tem um papel importante a desempenhar.

Uma vez que o olho humano perceberá superfícies e objetos apenas através da luz refletida por eles, segue-se que as características da superfície e os valores de refletância, juntamente com a quantidade e a qualidade da luz, influenciarão a aparência do ambiente.

Ao considerar a iluminação de um interior, é essencial determinar o iluminância nível e compará-lo com os níveis recomendados para diferentes tarefas (ver tabela 1).

Tabela 1. Níveis típicos recomendados de iluminância mantida para diferentes locais ou tarefas visuais

Iluminação para tarefas visuais

A capacidade do olho de discernir detalhes—acuidade visual— é significativamente influenciado pelo tamanho da tarefa, contraste e desempenho visual do observador. O aumento na quantidade e qualidade da iluminação também melhorará significativamente desempenho visual. O efeito da iluminação no desempenho da tarefa é influenciado pelo tamanho dos detalhes críticos da tarefa e pelo contraste entre a tarefa e o ambiente circundante. A Figura 2 mostra os efeitos da iluminância sobre a acuidade visual. Ao considerar a iluminação da tarefa visual, é importante considerar a capacidade do olho de realizar a tarefa visual com velocidade e precisão. Essa combinação é conhecida como desempenho visual. A Figura 3 apresenta efeitos típicos de iluminância no desempenho visual de uma determinada tarefa.

Figura 2. Relação típica entre acuidade visual e iluminância

Figura 3. Relação típica entre desempenho visual e iluminância

A previsão da iluminância atingindo uma superfície de trabalho é de primordial importância no projeto de iluminação. No entanto, o sistema visual humano responde à distribuição de luminância dentro do campo de visão. A cena dentro de um campo visual é interpretada pela diferenciação entre cor de superfície, refletância e iluminação. A luminância depende tanto da iluminância quanto da refletância de uma superfície. Tanto a iluminância quanto a luminância são quantidades objetivas. A resposta ao brilho, no entanto, é subjetiva.

Para produzir um ambiente que proporcione satisfação visual, conforto e desempenho, as luminâncias dentro do campo de visão precisam ser equilibradas. Idealmente, as luminâncias ao redor de uma tarefa devem diminuir gradualmente, evitando contrastes fortes. A variação sugerida na luminância em uma tarefa é mostrada na figura 4.

Figura 4. Variação na luminância em uma tarefa

O método do lúmen de projeto de iluminação leva a uma iluminância média do plano horizontal no plano de trabalho, e é possível usar o método para estabelecer valores médios de iluminância nas paredes e tetos dentro de um interior. É possível converter valores médios de iluminância em valores médios de luminância a partir de detalhes do valor médio de refletância das superfícies da sala.

A equação que relaciona luminância e iluminância é: 

Figura 5. Valores típicos de iluminância relativa juntamente com valores de refletância sugeridos

A Figura 5 mostra um escritório típico com valores relativos de iluminância (de um sistema de iluminação geral suspenso) nas superfícies principais da sala junto com as refletâncias sugeridas. O olho humano tende a ser atraído para aquela parte da cena visual que é mais brilhante. Segue-se que valores de luminância mais altos geralmente ocorrem em uma área de tarefa visual. O olho reconhece os detalhes dentro de uma tarefa visual discriminando entre as partes mais claras e mais escuras da tarefa. A variação de brilho de uma tarefa visual é determinada a partir do cálculo da contraste de luminância:

onde

L_t = Luminância da tarefa

L_b = Luminância do fundo

e ambas as luminâncias são medidas em cd·m^-2

As linhas verticais nesta equação significam que todos os valores de contraste de luminância devem ser considerados positivos.

O contraste de uma tarefa visual será influenciado pelas propriedades de refletância da própria tarefa. Veja a figura 5.

Controle Óptico de Iluminação

Se uma lâmpada nua for usada em uma luminária, é improvável que a distribuição de luz seja aceitável e o sistema quase certamente não será econômico. Em tais situações, é provável que a lâmpada nua seja uma fonte de ofuscamento para os ocupantes da sala e, embora alguma luz possa eventualmente atingir o plano de trabalho, é provável que a eficácia da instalação seja seriamente reduzida por causa do ofuscamento.

Será evidente que alguma forma de controle de luz é necessária, e os métodos mais freqüentemente empregados são detalhados abaixo.

Obstrução

Se uma lâmpada for instalada dentro de um invólucro opaco com apenas uma abertura para a saída de luz, a distribuição de luz será muito limitada, conforme mostra a figura 6.

Figura 6. Controle da saída de iluminação por obstrução

Reflexão

Este método usa superfícies reflexivas, que podem variar de um acabamento altamente fosco a um acabamento altamente especular ou espelhado. Este método de controle é mais eficiente do que a obstrução, pois a luz difusa é coletada e redirecionada para onde é necessária. O princípio envolvido é mostrado na figura 7.

Figura 7. Controle da saída de luz por reflexão

Distribuição

Se uma lâmpada for instalada dentro de um material translúcido, o tamanho aparente da fonte de luz é aumentado com uma redução simultânea em seu brilho. Infelizmente, os difusores práticos absorvem parte da luz emitida, o que consequentemente reduz a eficiência geral da luminária. A Figura 8 ilustra o princípio da difusão.

Figura 8. Controle da saída de luz por difusão

Refração

Este método usa o efeito “prisma”, onde normalmente um material de prisma de vidro ou plástico “dobra” os raios de luz e, ao fazê-lo, redireciona a luz para onde é necessária. Este método é extremamente adequado para iluminação interior geral. Tem a vantagem de combinar um bom controle de ofuscamento com uma eficiência aceitável. A Figura 9 mostra como a refração auxilia no controle óptico.

Em muitos casos, uma luminária usará uma combinação dos métodos de controle óptico descritos.

Figura 9. Controle da saída de luz por refração

distribuição de luminância

A distribuição da saída de luz de uma luminária é significativa na determinação das condições visuais experimentadas posteriormente. Cada um dos quatro métodos de controle óptico descritos produzirá diferentes propriedades de distribuição de saída de luz da luminária.

Velando reflexos geralmente ocorrem em áreas onde os VDUs estão instalados. Os sintomas comuns experimentados em tais situações são a capacidade reduzida de ler corretamente o texto em uma tela devido ao aparecimento de imagens indesejadas de alta luminância na própria tela, geralmente de luminárias suspensas. Pode ocorrer uma situação em que reflexos ocultos também aparecem no papel sobre uma mesa em um interior.

Se as luminárias em um interior tiverem um forte componente de saída de luz verticalmente descendente, então qualquer papel em uma mesa abaixo de tal luminária refletirá a fonte de luz nos olhos de um observador que esteja lendo ou trabalhando no papel. Se o papel tiver acabamento brilhante, a situação é agravada.

A solução para o problema é fazer com que as luminárias utilizadas tenham uma distribuição de saída de luz predominantemente em ângulo com a vertical descendente, de modo que seguindo as leis básicas da física (ângulo de incidência = ângulo de reflexão) o brilho refletido seja ser minimizado. A Figura 10 mostra um exemplo típico do problema e da solução. A distribuição da saída de luz da luminária usada para superar o problema é chamada de distribuição de asas de morcego.

Figura 10. Reflexões veladas

A distribuição de luz das luminárias também pode levar a brilho direto, e na tentativa de contornar esse problema, as unidades de iluminação local devem ser instaladas fora do “ângulo proibido” de 45 graus, conforme mostrado na figura 11.

Figura 11. Representação esquemática do ângulo proibido

Condições ideais de iluminação para conforto visual e desempenho

É apropriado, ao investigar as condições de iluminação para conforto visual e desempenho, considerar os fatores que afetam a capacidade de ver detalhes. Estes podem ser subdivididos em duas categorias - características do observador e características da tarefa.

Características do observador.

Esses incluem:

• sensibilidade do sistema visual do indivíduo ao tamanho, contraste, tempo de exposição
• características de adaptação transitória
• suscetibilidade ao brilho
• idade
• características motivacionais e psicológicas.

Características da tarefa.

Esses incluem:

• configuração de detalhe
• contraste de detalhe/fundo
• luminância de fundo
• especularidade de detalhes.

Com referência a tarefas específicas, as seguintes perguntas precisam ser respondidas:

• Os detalhes da tarefa são fáceis de ver?
• É provável que a tarefa seja realizada por longos períodos?
• Se os erros resultarem da execução da tarefa, as consequências são consideradas graves?

Para produzir condições ideais de iluminação no local de trabalho, é importante considerar os requisitos impostos à instalação de iluminação. Idealmente, a iluminação da tarefa deve revelar cor, tamanho, relevo e qualidades de superfície de uma tarefa, evitando simultaneamente a criação de sombras potencialmente perigosas, brilho e ambientes “agressivos” para a própria tarefa.

Brilho

O ofuscamento ocorre quando há luminância excessiva no campo de visão. Os efeitos do ofuscamento na visão podem ser divididos em dois grupos, denominados brilho de deficiência e brilho de desconforto.

Considere o exemplo do brilho dos faróis de um veículo que se aproxima durante a escuridão. O olho não consegue se adaptar simultaneamente aos faróis do veículo e ao brilho muito menor da estrada. Este é um exemplo de ofuscamento incapacitante, pois as fontes de luz de alta luminância produzem um efeito incapacitante devido à dispersão da luz no meio óptico. O brilho incapacitante é proporcional à intensidade da fonte de luz ofensiva.

O ofuscamento desconfortável, que é mais provável de ocorrer em interiores, pode ser reduzido ou mesmo totalmente eliminado reduzindo o contraste entre a tarefa e seu entorno. Os acabamentos foscos e com reflexão difusa nas superfícies de trabalho devem ser preferidos aos acabamentos com brilho ou com reflexão especular, e a posição de qualquer fonte de luz ofensiva deve estar fora do campo de visão normal. Em geral, o desempenho visual bem-sucedido ocorre quando a tarefa em si é mais brilhante do que seus arredores imediatos, mas não excessivamente.

A magnitude do ofuscamento desconfortável recebe um valor numérico e é comparada com valores de referência para prever se o nível de ofuscamento desconfortável será aceitável. O método de cálculo dos valores do índice de ofuscamento usado no Reino Unido e em outros lugares é considerado em “Medição”.

Medição

Pesquisas de iluminação

Uma técnica de pesquisa freqüentemente usada depende de uma grade de pontos de medição em toda a área em consideração. A base dessa técnica é dividir todo o interior em várias áreas iguais, cada uma idealmente quadrada. A iluminância no centro de cada uma das áreas é medida na altura da mesa (normalmente 0.85 metros acima do nível do chão) e um valor médio de iluminância é calculado. A precisão do valor da iluminância média é influenciada pelo número de pontos de medição usados.

Existe uma relação que permite mínimo número de pontos de medição a serem calculados a partir do valor de índice de quarto aplicável ao interior em consideração.

Aqui, o comprimento e a largura referem-se às dimensões da sala e a altura de montagem é a distância vertical entre o centro da fonte de luz e o plano de trabalho.

A relação referida é dada como:

Número mínimo de pontos de medição = (x + 2)²

Onde "x” é o valor do índice de quarto levado para o próximo número inteiro mais alto, exceto para todos os valores de RI igual ou superior a 3, x é considerado como 4. Essa equação fornece o número mínimo de pontos de medição, mas as condições geralmente exigem que mais do que esse número mínimo de pontos seja usado.

Ao considerar a iluminação de uma área de tarefa e seu entorno imediato, a variação na iluminância ou uniformidade de iluminância deve ser considerada.

Sobre qualquer área de tarefa e seu entorno imediato, a uniformidade não deve ser inferior a 0.8.

Em muitos locais de trabalho, não é necessário iluminar todas as áreas no mesmo nível. A iluminação localizada ou localizada pode fornecer algum grau de economia de energia, mas qualquer que seja o sistema usado, a variação na iluminação em um interior não deve ser excessiva.

A diversidade de iluminância é expressa como:

Em qualquer ponto da área principal do interior, a diversidade de iluminância não deve exceder 5:1.

Instrumentos usados ​​para medir iluminância e luminância tipicamente têm respostas espectrais que variam da resposta do sistema visual humano. As respostas são corrigidas, muitas vezes pelo uso de filtros. Quando os filtros são incorporados, os instrumentos são referidos como cor corrigida.

Os medidores de iluminância têm uma correção adicional aplicada que compensa a direção da luz incidente que incide sobre a célula do detector. Os instrumentos que são capazes de medir com precisão a iluminância de várias direções da luz incidente são chamados de cosseno corrigido.

Medição do índice de brilho

O sistema usado frequentemente no Reino Unido, com variações em outros lugares, é essencialmente um processo de duas etapas. A primeira fase estabelece um índice de ofuscamento não corrigido valor (UGI). A Figura 12 fornece um exemplo.

Figura 12. Elevação e vistas em planta do interior típico usado no exemplo

A altura H é a distância vertical entre o centro da fonte de luz e o nível dos olhos de um observador sentado, que normalmente é considerado 1.2 metros acima do nível do chão. As principais dimensões da sala são então convertidas em múltiplos de H. Assim, como H = 3.0 metros, então comprimento = 4H e largura = 3H. Quatro cálculos separados de UGI devem ser feitos para determinar o pior cenário de acordo com os layouts mostrados na figura 13.

Figura 13. Possíveis combinações de orientação da luminária e direção de visualização dentro do interior considerado no exemplo

As tabelas são produzidas por fabricantes de equipamentos de iluminação que especificam, para determinados valores de refletância de tecido dentro de uma sala, valores de índice de ofuscamento não corrigido para cada combinação de valores de X e Y.

A segunda etapa do processo é aplicar fatores de correção aos valores de UGI dependendo dos valores do fluxo de saída da lâmpada e do desvio no valor da altura (H).

O valor final do índice de ofuscamento é então comparado com o valor do Limiting Glare Index para interiores específicos, fornecido em referências como o CIBSE Code for Interior Lighting (1994).

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