Sistema de iluminação natural tubular | Téchne

Tecnologia

Sistema de iluminação natural tubular

Isaak Gruberger
Edição 168 - Março/2011

Divulgação: Efilux
Área logística com iluminação natural tubular
Os sistemas de iluminação natural zenital evoluíram muito nos últimos 20 anos. No design das claraboias tradicionais, percebia-se a necessidade de avanços que permitissem superar limitações como: conforto térmico, distância, resistência, desempenho médio, homogeneidade lumínica, vida útil, impermeabilização e segurança.

Os sistemas tradicionais de iluminação zenital não filtram a passagem dos raios infravermelhos, iluminando o ambiente à custa de desconforto térmico. Além disso, só é possível iluminar áreas imediatamente abaixo das claraboias.

O telhado também está sujeito a impactos de vento, chuva e granizo. Por isso, o sistema de iluminação precisa oferecer o mesmo grau de proteção das telhas do entorno. No quesito desempenho, a iluminação oferecida pelas claraboias cai bastante à medida que se tornam sujas, opacas e trincadas. A luz zenital da claraboia não permite, ainda, uma iluminação homogênea por muito tempo, pois o sol movimenta-se de um horizonte ao outro e de formas diferentes ao longo do ano. A vida útil, outro problema dos sistemas zenitais, é relativamente pequena, requerendo a sua troca. Nas áreas adjacentes às claraboias, há frequentes problemas de infiltração de água de chuva e, quanto à segurança, os materiais utilizados geralmente apresentam flamabilidade e emissão de fumaça, quando atingidos, por exemplo, pela queda de balões.

O sistema de iluminação natural tubular (Tubular Daylight Device, em ingles) é uma das principais soluções propostas para esses problemas (ver tabela 1). Desenvolvido há mais de 20 anos na Austrália para atender à crescente demanda de luz natural nos ambientes e economia de energia, o sistema é comercializado em 55 países, com mais de 1 milhão de unidades instaladas. Comparado às luminárias de alta potência, observa-se uma grande eficiência desse sistema durante o dia, sem o já mencionado problema de superaquecimento do ambiente (ver figura 1).

Figura 1 - Medição compara temperatura do tubo solar e uma luminária
Materiais

O sistema de iluminação natural tubular solatube possui três partes: 1) zona de captação, composta do domo que capta o equivalente a duas vezes a área de seu furo em luz; 2) zona de transferência, composta de dutos de alumínio revestidos contra corrosão e internamente por um filme patenteado, o Spectralight Infinity, que tem 99,7% de reflexividade interna; e, 3) zona de difusão, composta de difusores de dois tipos (optiview e vusion), responsável por garantir a difusão da luz nos ambientes internos de forma a permitir que esta seja projetada, e também por garantir estética e/ou qualidade de acabamento, dependendo do tipo de instalação necessária (figura 2).

Por um processo semelhante ao que ocorre em fibras óticas, conhecido como reflexões sucessivas, a luz captada passa por esses dutos, chegando até a 15 m de distância sem perdas significativas, mesmo realizando até duas curvas de 90o.

Figura 2 - Componentes do tubo solar
Modelos

Existem três modelos disponíveis para o mercado brasileiro:

160DS: com 25 cm de diâmetro, é o menor equipamento disponível e tem aplicação em locais pequenos, tais como banheiros, closets, corredores (foto 1).

290DS: com 35 cm de diâmetro, é um equipamento intermediário, tendo aplicação para salas de diversos tipos (foto 2).

750DS: com 53 cm de diâmetro, é o maior equipamento disponível, sendo diferenciado dos outros dois no tipo de montagem e acabamento de forro, pois pode contar com difusores para locais abertos (galpões, por exemplo) (foto 3) ou locais com forro no padrão corporativo (acabamento quadrado em 62,5 x 62,5 cm) (foto 4). Tem aplicação em grandes áreas ou em recintos que exijam nível de iluminação elevado. É usualmente aplicado em galpões na sua versão Open Ceilling (para tetos sem forro).

Bases

Este item é considerado essencial para uma correta instalação do sistema - especialmente pelo ponto de vista de impermeabilização. Por este motivo, o sistema de iluminação natural dispõe de grande variedade de bases de montagem, feitas de metal ou fibra de vidro em peça única e tratadas para resistir às intempéries. São peças feitas de forma a se adaptarem a quase todos os tipos de telhado, visando dar ao sistema máxima oposição à infiltração de água.

Acessórios

O sistema de iluminação natural tubular conta com uma grande variedade de acessórios, sendo alguns voltados para os modelos 160DS e 290DS, tais como kit de iluminação artificial, lentes com efeitos especiais para suavizar ou tornar a cor da luz mais "quente", e outros mais voltados para o modelo 750DS, tais como a possibilidade de montagem em forros de formato quadrado. Todos contam como opcional com um sistema de controle de intensidade de luz, composto de um sistema em formato de borboleta eletricamente atuado.

Fotos: divulgação Efilux
Foto 1 - Closet com Solatube 160 DS
Fotos: divulgação Efilux
Foto 2 - Cozinha com Solatube 290 DS

Fotos: divulgação Efilux
Foto 3 - Área de estoque com luminária 750 DS
Fotos: divulgação Efilux
Foto 4 - Sistema de iluminação em área corporativa com forro

Desempenho

Os dispositivos de captação de luz do dia foram testados para atender aos seguintes requisitos de desempenho (ver também tabela 3).

Teste de infiltração de ar: infiltração de ar não deverá exceder a 0,30 cfm/sf de abertura com um delta de pressão de 1.57 psf (per square foot) ao longo do tubo quando testado de acordo com os padrões ASTM E 283.

Teste de resistência à água: nenhum vazamento não controlado de água a 10,5 psf de pressão diferencial com uma vazão de 5 gal/hora/sf quando testado de acordo com os padrões ASTM E 547.

Teste de carga uniforme: sem quebras, danos permanentes nas fixações e peças ou danos em condição de causar inoperância no sistema ou causa de deflexão excessiva permanente de quaisquer seções quando testado a uma pressão positiva de 150 psf (7,18 kPa) ou carregamento negativo de 70 psf (3,35 kPa).

Todas as unidades deverão ser testadas com fator de segurança (3) para pressão positiva e (2) para pressão negativa, atuando em posição normal ao plano do telhado de acordo com o padrão ASTM E 30.

Testes contra incêndio

Quando usado em conjunto com o Dome Edge Protection Band, todos os domos deverão atender aos requerimentos e classificações descritos no International Building Code de 2006.

Temperatura de autoignição superior a 650oF de acordo com a U.B.C. Standard 26-6. Ver ASTM D-1929.

Densidade de fumaça - graduação não superior a 450 pela U.B.C. 8-1 (ver ASTM Standard E 84) na forma destinada para uso. Classificação C.

Taxa de queima e/ou extensão - Máxima taxa de queima de 2,5 polegadas/min (62 mm/min). Classificação CC-2 conforme U.B.C. Standard 26-7. Ver ASTM D 635.

Taxa de queima e/ou extensão - Máxima taxa de queima: uma polegada (25 mm) Classificação CC-1: U.B.C. Standard 26-7. Ver ASTM D 635.

Projeto

Um projeto típico para instalação de iluminação zenital tubular para galpões pode ser dividido em quatro etapas: 1) estudo do local; 2) estudo luminotécnico; 3) estudo construtivo; 4) orçamentação/estudo de retorno sobre investimento (ROI).

Estudo do local

Por se tratar de um sistema que conta com a luz solar para iluminar ambientes internos, é necessário conhecer o entorno do local no qual o sistema será instalado a fim de se determinar elementos que permitam definir um output luminoso (em lumens) adequado para o projeto. A Solatube elaborou estudo estatístico de output luminoso para seus diversos modelos, divididos em três referências de tempo: 1.200 horas, 1.800 horas e 2.400 horas por ano. Usualmente, em galpões aplicamos as referências de 2.400 horas por ano, que representam elementos mais conservadores de referência para os projetos. O segundo passo é avaliar a orientação do edifício e a sua relação com relevo e com o entorno a fim de observar a existência de eventuais obstáculos (edifícios, árvores ou outros obstáculos naturais e/ou artificiais) que poderiam afetar o desempenho do sistema em algum perío­do do dia. Caso isto se verifique, pode-se requerer uma análise mais aprofundada do impacto.

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