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ARTIGOARTIGO ERGONOMIAERGONOMIA

Crise energtica e iluminao

adequadamente, a ns, profissionais de ar-quitetura e engenharia, cabe uma certa par-cela de culpa pela negligncia em no usarmais sabiamente os recursos naturais. Afi-nal de contas, esse no o pas das guas,de rios abundantes, com bastante energia emuito sol? Apesar de aprendermos diversastcnicas com o uso de energias alternati-vas, preferimos, muitas vezes, os grandesespetculos de luzes, excessivas at, semnos importarmos com o consumo. Muitosprojetistas foram auxiliados nessa tarefa porum incentivo a grandes consumidores atra-vs de tarifas diferenciadas, muitas vezespara usar o excesso de energia gerada e jus-tificar altos e megalomanacos investimen-tos em usinas descomunais, presentes emdiversos locais do planeta.

H, entretanto, ferramentas computacio-nais capazes de auxiliar projetos novos ereformas de maneira a utilizar melhor a be-nfica e gratuita luz natural com simula-o precisa dos nveis de iluminao e ima-gens surpreendentemente realistas. O fogo,o sol e a luz natural tm sido utilizados naarquitetura h muito tempo. Quer seja naedificao de templos, monumentos, igre-jas ou edifcios pblicos, percebe-se queh um conhecimento milenar nas diversasculturas como no caso dos povos primitivosda Europa, dos pases nrdicos, sia, Am-rica pr-colombiana. Exemplos de constru-es dos templos Incas, na Amrica Latina,e tambm na Inglaterra e Frana, compro-vam que a trajetria do Sol e suas variaesj eram conhecidas desde a pr-histria.

MUDANASe esse conhecimento to antigo, por

que deixou de ser usado ou ensinado? Narevoluo industrial, o homem e a mqui-na passaram a exigir novos turnos de traba-lho. O que era normalmente regrado pelaexistncia da luz do Sol - o incio e o finalde um dia de trabalho - muda com a criaode turnos extras noturnos e a necessidadede mais e mais tochas e velas. Aparece a

O uso da iluminao natural como ferramenta de projetopode ser determinante no conforto do ambiente de trabalho

Sigfrido Francisco C.G.Graziano JniorArquiteto e ps-graduado em Engenharia deSegurana do TrabalhoMestre em Ergonomia na rea de ConfortoAmbiental (Iluminao)Consultor de empresassigfrido.junior@caixa.gov.br

Acrise de energia pegou muitagente de surpresa. Antes de bus-car culpados devemos conheceras opes que ns temos. Se ogoverno, por um lado, no inves-tiu na gerao e na distribuio

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de em detrimento do conforto, funcionali-dade e eficincia energtica - tanto na arqui-tetura como no urbanismo. No raro perce-bemos que enormes reas edificadas, queanteriormente se voltavam para o Sol, atu-almente esto com tal acesso obstrudo, veri-ficando-se neste caso, uma barreira luz,salubridade, ventilao e aspectos visuais.Onde estavam os planejadores urbanos eos fiscais de planos diretores? Onde eu evoc estvamos, que no impedimos issotudo?

A ausncia de salubridade em ambientesque no tm um mnimo de insolao e hi-giene, assim como a necessidade da visodo exterior e da luz do dia, tem incentiva-do uma reviso dos antigos conceitos.

Desde a crise nas fontes de energia h umchamado tcnico e, principalmente, econ-mico. Polticos, empresrios, clientes, usu-rios, a sociedade enfim, clama por socorrodirigindo-se principalmente aos engenhei-ros e arquitetos para que encontrem solu-es mais viveis.

Aprendemos na graduao diversas tcni-cas grficas e analticas. Mas, muitos dens, enquanto estudantes de arquitetura eengenharia no valorizamos os preceitosda iluminao com o mesmo interesse dados disciplinas de projeto. Outros tantos no

aprenderam a utilizar a luz como ferramen-ta de projeto e, h algum tempo, esse umdiferenciador na qualidade do projeto e doespao. Essa uma questo que hoje podeser fundamental para a sobrevivncia daempresa, maior lucratividade, eficincia daresidncia e do condomnio de salas co-merciais, shoppings centers, escolas, gin-sios, galpes industriais, hotis, sales deconvenes, auditrios e tantos outros es-paos em que a eficincia da iluminaopode reduzir, consideravelmente, o consu-mo de energia.

FERRAMENTASExistem ferramentas grficas como dia-

gramas solares e ngulos de incidncia ca-pazes de fornecer dados para projetar ante-paros, protees e elementos de redirecio-namento da luz natural, mas no fornecemos clculos de quantitativo da iluminaoresultante.

Pode-se recorrer a procedimentos analti-cos e matemticos que podem fornecer da-dos e valores bem estimados, mas a luz re-flete nas superfcies e interage com os ob-jetos do espao e tais clculos so inviveisa no ser com o uso do computador.

Ento, qual a tecnologia de que dispo-mos? Atualmente, existem procedimentos

iluminao a combustveis como leos, gse as primeiras lmpadas eltricas a arcovoltaico, com um brilho extraordinrio, pe-rigosas e muito potentes.

Com a lmpada de filamento incandes-cente, o homem percebe que pode trocar aescurido por um ambiente claro e, com aarquitetura moderna e as novas tecnologiasdo incio do sculo, desafia as condies na-turais, considerando que submete a naturezaaos preceitos do pensamento cientfico. Pen-sava-se que o homem poderia dominar o cli-ma e controlar as condies do tempo.

Na verdade, o homem conhece os efeitosda natureza, mas no domina suas causas eessa falsa impresso se reflete tambm na ar-quitetura e no urbanismo. Fruto do intensivouso do solo na cidade, concentrao do capi-tal no meio urbano, busca de mo-de-obrapelo emprego, falta de melhores condiesno meio rural e outros tantos aspectos, as ci-dades cresceram muito, tanto horizontal comoverticalmente. No Brasil, segundo estatsti-cas recentes, 70% da populao est no meiourbano, enquanto nos censos anteriores ha-via cerca de 30% nas cidades e 70% no cam-po. Alm da reforma agrria, devemos pensarnuma revoluo urbana, na revitalizao demelhores condies no campo, na reviso dapolarizao em cidades, e sobre os efeitos daconurbao (aglomerao formada por cida-des muito prximas).

Tal crescimento ocorreu em detrimentodo respeito necessidade de insolao m-nima nas edificaes. Estudos atuais mos-tram a urgncia em ter-se um afastamentomnimo e uma altura mxima que garan-tam, pelo menos, a formao do chamadoenvelope solar em torno das edificaes,subsidiando decises de planejamento ur-bano e valorizao do solo. Ocorreu tam-bm o desrespeito aos regimes de ventos emudanas climticas, orientao solar ina-dequada das aberturas que, em conjunto,trouxeram ausncia de qualidade visual eambiental em grande parte do espao cons-trudo.

REVISO URGENTEEm diversos projetos ficou mais forte o

desejo pela monumentalidade e formalida-

Monumento Stonehenge, na Inglaterra Runas Incas mostram conhecimento do sol e sua trajetria

Figura 1 -Corte esquemtico da lightshelf e o fluxo luminoso redirecionado ao fundo.

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ARTIGOARTIGO ERGONOMIAERGONOMIAauxiliados por computador que funcionamcomo ferramentas capazes de aliar a mo-delagem computacional - prottipos emtrs dimenses, em 3D, ou sob a forma demaquete eletrnica - e as caractersticasfsicas da luz aos procedimentos analti-cos. Isso permite que se possa ir calculan-do desde a entrada da luz natural pela aber-tura e as interaes, ou mltiplas e inme-ras reflexes entre as diversas superfcies,materiais, cores e, inclusive, diversas fon-tes de luz.

H possibilidade de simulao muitoaproximada da realidade, tanto em termosde resultados ou quantidade de ilumina-o, como de qualidade visual do ambien-te. Clculos minuciosos e informaes mui-to precisas sobre os diversos nveis de ilu-minao tornaram-se possveis. So ima-gens com excelente fotorealismo proporcio-nando adequada compreenso espacial daproposta visual - espao, ambientao, co-res, texturas, sombras, nveis de iluminao.A partir da estimativa da iluminao natu-ral, pode-se projetar a luz artificial que sercomplementar, e apenas acionar o que forabsolutamente necessrio. Pode haver aconjugao com sensores de forma a auto-matizar tal controle.

POSSIBILIDADESEfetuamos alguns ensaios a respeito do

redirecionamento da luz natural possibili-tando melhorar ainda mais o desempenhoda edificao. Com isso, comprovamos queas ferramentas existem, bastando compro-misso tcnico e boa vontade.

A primeira proposta refere-se a uma salacom cerca de 10 metros de largura, destina-da instalao de um escritrio. Verifica-se a abertura de grandes janelas, e para evi-tar a insolao - luz solar direta - so insta-ladas cortinas ou persianas. Como fica mais

escuro, aciona-se a luz artificial. Essa recei-ta utilizada por uma grande parcela dereas comerciais, residenciais, industriais,escolas, tendo sido adotada em diversos ti-pos de construo.

Analisando a persiana, caso o objetivotenha sido evitar a insolao, poderamosutilizar em sua substituio, um elemen-to construtivo conhecido como pratelei-ra de luz ou tambm denominadolightshelf , que tem trazido resultadosmuito bons. A lightshelf uma superf-cie, normalmente horizontal, podendo serdinmica e ajustvel, que instalada aci-ma da linha de viso como uma marquise.Na sua parte superior h uma parteenvidraada, melhor compreendida obser-vando-se a imagem da Figura 1.

A luz do sol, incidindo na sua parte supe-rior no atinge mveis, revestimento e noagride o ambiente - que o objetivo dacortina ou persiana - mas traz outras vanta-gens. A reflexo da luz para o teto e seuredirecionamento para o fundo da sala, e ocontato com o exterior esto entre elas. As-sim, a rea mais distante da janela, que po-deria precisar de iluminao artificial com-plementar, vai precisar de menor potnciaou mesmo, nem necessitar de suplementa-o. Tal efeito pode ser simulado e calcula-do pelo computador, verificando os nveisde iluminao somente com a luz natural eo resultado com a luz artificial.

Analisando o tamanho da abertura ou ja-nela, pode-se simular o resultado se a jane-la for maior ou menor, ou ainda, se for ins-talada mais alta ou mais baixa. de se espe-rar que a janela mais alta receba luz naturale atenda a rea mais distante da janela, oque est correto. Mas quanto ser essa con-tribuio? A simulao computacional cal-cula os nveis de iluminao com enormeconf iabilidade.

A primeira simulao computacional re-fere-se a uma sala apenas com luz naturals 12 horas e estimativa de nveis de ilumi-nao na mesa central, da ordem de 300lux, necessitando de complementao paraatingir os nveis normatizados de 500 luxpara escritrio.

Sendo adotada a instalao de elemen-tos de redirecionamento, a simulao indi-ca, na mesa central, nveis da ordem de 480lux, conforme se pode observar na figuraposterior. Neste projeto, h janelas nos doislados, da porque foi efetuada uma simula-o utilizando-se lightshelves em ambas asjanelas, melhorando consideravelmente oganho. No horrio considerado, a ilumina-o artificial complementar poderia ser des-ligada. De modo geral, dependendo de di-versos fatores, o ganho varia de 5 a 20%,

Economizando energiaPropostas de aproveitamento da iluminao naturalComprovam que ela vivel, mais saudvel e barata

dependendo da profundidade, cor, horrio,orientao solar, entre outros aspectos.

Se imaginarmos que seria adotado o pro-cedimento de fechar persianas e ligar lm-padas, teramos o fechamento visual ao ex-terior, gasto com as cortinas ou persianas, eo consumo de, aproximadamente, 12 a 15watts/m2. Quanto essa economia represen-ta num ms, para um edifcio com 7.000m2, que foi o caso estudado? E sobre oscustos de elementos de redirecionamento euso de simulao computacional?

Estimativas efetuadas informam que,mesmo com a limpeza e manuteno, aslightshelves se autocusteiam pelos bene-fcios que elas proporcionam. Dentre eles,o aproveitamento da luz natural, a quali-dade em manter o acesso visual ao ambi-ente externo, e a reduo do contraste en-

tre reas muito iluminadas, prximas dasjanelas, e reas menos iluminadas. Esteltimo item proporciona nveis homog-neos, havendo pequenas variaes rela-tivas s mudanas da luminosidade do

Perspectiva renderizada de escritrio com luz natural,

Perspectiva renderizada do escritrio, indicando

Perspectiva renderizada do escritrio apenas com

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nao artificial, pois muitas atividades sorealizadas noite ou mesmo de dia, comm condio de luz natural. o caso dequando h cu nublado, dia chuvoso ou nofim de tarde. O projeto de iluminao artifi-cial tambm deve considerar as condiesde trabalho adequado para cada atividadee a simulao da iluminao artificial indi-ca onde deve ser reforada - reas de tarefasvisuais mais crticas, ou onde pode ser re-duzida - circulaes, reas de espera.

Observando-se a ltima figura, temos amesma sala de escritrio iluminada artifi-cialmente, com luminrias no teto, com aquantidade calculada segundo mtodo dofluxo luminoso ou mtodo dos lumens. En-tretanto, os nveis calculados pelo citadomtodo e alcanados na simulao so di-ferentes. Por que? Podem ocorrer algumasdiferenas, mas h uma vantagem excepci-onal no uso de simulao por computador:so consideradas as mltiplas reflexesentre as superfcies - paredes, teto, piso, pla-nos de trabalho, pilares e todos elementoscomponentes do ambiente projetado e pre-visto. Isso significa um aumento conside-rvel nos nveis reais alcanados, e que nopodemos calcular sem o uso de microcom-putadores.

Uma segunda simulao foi realizadanuma agncia bancria situada numa esqui-na envidraada. O estudo indicou que po-deriam ser desligadas 45% das lmpadas,pois a contribuio da luz natural na maiorparte do horrio de funcionamento era sufi-ciente para bons nveis de iluminao emgrande parte dos dias. Nesse caso, o projetoluminotcnico deve ser refeito de forma queaquelas luminrias da parte prxima dasjanelas somente sejam ligadas quando forabsolutamente necessrio. Observa-se nasFigura 2 e 3, o aspecto da simulao daincidncia solar e da simulao da ilumi-nao artificial complementar.

No terceiro caso estudado, um projeto delobby de hotel, a simulao indicou haverum excesso de insolao tarde devido altura do p direito, e a partir da, foi sugeri-do ao escritrio de arquitetura uma revisode beirais, marquise e mscara, ou brise ver-tical a ser instalado na parte superior, sobpena de tornar o local bastante desconfor-tvel.

Aps a verificao da insolao em di-versos horrios foram elaborados estudospara a iluminao indireta, instalao despot nos pilares, na rea de estar e jogos, nobar para ser acionada durante a noite.

VALORIZAOApresentadas as principais vantagens po-

de-se imaginar agora porqu adquirir umaobra ou um espao com selo de qualidadeambiental e eficincia energtica pode serum fator de valorizao do imvel. Mudan-as considerveis decorrem dos projetos emque a iluminao natural priorizada emdetrimento da artificial. Estuda-se a orien-tao solar, projetando e pensando a obracom as aberturas voltadas para o local maisadequado. Isso significa usar o conheci-

cu com o passar do dia.

PROJETOS DIFERENCIADOSNo entanto, isso no significa que pode-

mos deixar de projetar o sistema de ilumi-

s 12:00h, indicando nveis da mesa central de 300 lux.

nveis de 480 lux na mesa central.

iluminao artificial.

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ARTIGOARTIGO ERGONOMIAERGONOMIA

mento da trajetria do sol, da inclinaodo eixo da Terra, horrios e estaes quan-do iniciarmos o projeto.

Cometer erros utilizando-se da tecnologiacomputacional disponvel atualmente pra-ticamente impossvel. A simulao com omodelo em 3D realizada mostrando ondeh incidncia de luz, onde h sombra e emque horrio do dia, ms, local do planeta(latitude e longitude) isso ocorre. A trajet-ria do Sol conhecida h milnios. preci-so apenas lembrar disso e usar os dados cer-tos.

Uma dvida que pode surgir se apenasas janelas podem ser modificadas no proje-to. Esse fator varivel. A proposta podeser um telhado diferente, com maior ou me-nor inclinao, por exemplo. Pode-se revero tamanho do beiral. Outra idia pode serum prisma ou poo de iluminao ou a cri-ao de um trio e utilizao do mesmocomo um novo espao. H muitas idias adiscutir.

No caso de tratar-se de uma obra j exis-tente e em funcionamento os estudos po-

Figura 2 - Aspecto da simulao da insolao na agncia bancria

Existem muitas vantagens que os pro-jetos de iluminao natural proporcio-nam se comparados queles que utilizama luz artificial em suas instalaes. Ob-serve as mais importantes:

As instalaes eltricas de iluminaotrazem o aquecimento de lmpadas (mes-mo as chamadas frias esquentam, almdos seus reatores). Sendo incandescenteo valor aumenta consideravelmente. Essacarga trmica, com a luz natural refleti-da em planos muito reduzida, uma vezque o aquecimento muito menor. Issosignifica que haver menor consumo paraos aparelhos de ar condicionado, melhorconforto pela qualidade da luz natural.

O prazo de desgaste e troca de lmpa-das (a cada 1000 h se incandescente, oua cada 10.000h aproximadamente parafluorescentes) das instalaes, mo-de-obra, instalaes de escadas e transtor-nos internos com o funcionamento da

Iluminao natural sim!empresa so reduzidos con-sideravelmente. Isso se deveao fato de ser acionado ape-nas durante perodos commuita nebulosidade e cu es-curo, ou durante os horriosem que no h luz natural dis-ponvel.

H uma preferncia do serhumano pela luz natural. Seufechamento durante a jorna-da de trabalho traz a inc-moda sensao de perda docontato com o mundo exterior. Mesmo quefor uma janela aberta para um visual noto espetacular, isso prefervel do queum ambiente fechado, embora fartamenteiluminado de forma artificial. a buscado contato com as mudanas do Sol, vari-ao da nebulosidade, variao da entra-da de luz no globo ocular e movimentaoda musculatura de ajustes. Sistemas artifi-ciais mantm a mesma luminosidade e isso,

ao contrrio do que alguns ainda pen-sam, no bom para o olho humano, quebusca se ajustar e acompanhar as peque-nas variaes do transcorrer do dia.

A luz natural traz uma riqueza de radi-ao ultravioleta, que no se perde coma reflexo e que traz salubridade pela suaao bactericida e germicida, principal-mente no horrio da manh.

dem indicar melhorias como a substituiodas esquadrias e janelas, a instalao de pla-nos de proteo solar, de refletores horizon-tais, verticais ou inclinados. Enfim, todosos projetos, novos ou reformas, podem ter osefeitos simulados com um modelo em 3D eos efeitos calculados por computador, comgrande aproximao da realidade.

ARGUMENTOQuando um edifcio construdo para ser

vendido, nem sempre o incorporador secompromete com o consumo do edifcio.Muitas vezes, isso no to importante, jque a conta no vai ser paga por ele. Issotalvez somente seja mudado com a criaode um selo de eficincia energtica, exigi-do por lei e inspecionado por um rgo con-fivel.

No caso das obras pblicas, o Estadoconstri e vai pagar a conta. Assim, paraconvencer os rgos e empresas pblicas,muitas vezes basta mostrar que o pas pre-cisa disto e que a reduo do consumo vairepercutir em reduo de gastos do Estado.

Esto sendo feitos alguns projetos para aSecretaria Estadual da Educao de SantaCatarina, em que algumas escolas pbli-cas, que no dispunham de quadras cober-tas, passaro a ter a atividade desportivaescolar mesmo em dias de chuva, protegi-dos e com iluminao totalmente natural.O projeto tambm inclui a iluminao arti-ficial, a ser acionada nos casos de cu mui-to nublado e para atividades desportivasnoturnas. As figuras ao lado reproduzemduas imagens das simulaes da quadra es-portiva coberta com iluminao natural eartificial de um dos projetos.

de se esperar que escritrios de arquite-tura e engenharia, incorporadores, rgospblicos e empresas privadas interessadasem qualidade ambiental e eficincia ener-gtica passem a adotar a tecnologia. Almde seduzir o cliente e o usurio pelos aspec-tos visuais das apresentaes, os profissio-nais devem utilizar as ferramentas e a luzcomo instrumentos a servio da qualidadedo ambiente construdo, do conforto nascondies de trabalho e do bem-estar da

Figura 3 - Simulao da iluminao artificial complementar

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Simulao das quadras com iluminao artificial.Simulao das quadras com iluminao natural e nveis em lux.

sociedade. O resultado proporciona econo-mia de recursos energticos, desenvolvi-mento sustentvel e uma arquitetura eco-logicamente correta.

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redirecionamento da luz natural utilizando equi-pamento tipo lightshelf. Dissertao de Mes-trado no Programa de Ps-Graduao em Enge-nharia de Produo - rea de Ergonomia/Con-forto Ambiental - Iluminao. Professor Orienta-dor Fernando O. R. Pereira. UFSC. Agosto2000. Florianpolis - SC

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Imagens, modelagem em 3D e simulaesdesenvolvidas pelo autor do artigo.