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universidade federal da bahia uso da simulação

1. A sensa o de cor dada pela presen a ou aus ncia de luz e depende da intera o da luz com o sistema visual humano sendo portanto um fen meno psicof sico GOMES 1994 Dessa forma a cor de um objeto n o depende somente dele mas tamb m da fonte de luz que o ilumina da cor da rea em torno do objeto e do sistema visual humano Assim para entender a cor preciso compreender a natureza da luz A teoria ondulat ria da F sica estabeleceu que um raio luminoso constitu do de part culas chamadas f tons e estas em movimento determinam uma onda cuja intensidade em cada ponto igual probabilidade de se encontrar o f ton nesse ponto GOMES 1994 Dessa forma consideramos a luz como a sensa o que as ondas eletromagn ticas produzem sobre o sistema visual humano que s o caracterizadas por um comprimento de onda e por uma freqii ncia O sistema visual humano interpreta como luz vis vel a energia eletromagn tica em forma de ondas de comprimento entre 380 a 780 nan metros que do ponto de vista perceptual est o associadas s diferentes cores 94 nm 400 450 500 550 600 650 700 luz visivel raios raios Wes raios X UV Iv r dio cosmicos gama TTTTTTTTITTITTITTTTTT UBNLRAAO 9 8 7 6 5 4 3 2 1 012 3 4 logyA Figura 3 12 Espectro eletromagn tico mostrando as bandas de comprimento de onda ee h se 102 principais e a banda correspondente luz vis vel Segundo
2. Al m desses efeitos devemos considerar a distribui o luminosa no ambiente a difus o e a gera o de sombras como citado anteriormente de forma a melhorar a percep o do espa o Isso porque desejado nos projetos de ilumina o que haja uma distribui o luminosa uniforme nos planos de trabalho para melhor iluminar as tarefas bem como a exist ncia de uma ilumina o difusa o que evita o ofuscamento Al m disso preciso utilizar ilumina o localizada e direcional de forma a criar sombras melhorando a 49 distin o de detalhes dos objetos acentuando sua forma e profundidade GHISI 1997 39 A partir da an lise dessas quest es poss vel avaliar a ilumina o do ponto de vista da percep o considerando n o s a necessidade de satisfazer quantitativamente os n veis de ilumina o mas tamb m permitindo a visualiza o do espa o com todas as sua caracter sticas tais como a percep o correta das cores e da intera o da luz com as superf cies Na pr tica esses efeitos podem ser utilizados no processo projetual para provocar respostas visuais e sensitivas inerentes fun o de cada tipo de edif cio aprimorando as sensa es que o projeto de ilumina o pode gerar perante o usu rio do espa o Em edif cios tais como escrit rios escolas e bibliotecas al m de ser necess rio que o n vel de ilumina o esteja de acordo com a atividade a ser executada preciso evitar os cont
3. Experimento H xvi 3D ABILUX ABNT B Rep CAD CIE CIBSE CMY CRT CSG DCRL DF IEA IES IESNA ENCAC ENTAC FLN LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS Tridimensional Associa o Brasileira da Ind stria de Ilumina o Associa o Brasileira de Normas T cnicas Boundary Representation Computer Aided Design Projeto Auxiliado por Computador Commission Internationale d Eclairage The Chatered Institution of Building Services Engineers Cyan Magenta Yellow modelo de cor Cathode Ray Tube tubo de raios cat dicos Construtive Solid Geometry Diagrama de Contribui o Relativa de Luz Daylight Factor fator de luz diurna ou fator de luz natural International Energy Agency Illuminating Engineering Society Illuminating Engineering Society of North America Encontro Nacional de Conforto do Ambiente Construido Encontro Nacional de Tecnologia do Ambiente Construido Fator de Luz Natural GRAPHICA Congresso Internacional de Engenharia Grafica nas Artes e no Desenho HSV LabCon Hue Saturation Value modelo de cor Laboratorio de Conforto Ambiental da Universidade Federal de Santa Catarina xvii LABCON LBL LCAD NBR NURBS NUTAU QTVR RGB RVP SIGRADI SMR UFBA VCP VRML Laboratorio de Conforto Ambiental da Escola de Arquitetura da Universidade Federal de Minas Gerais Lawrence Berkeley National Laboratory Laborat ri
4. o Mestrado Universidade Federal de Santa Catarina Florian polis GLASSNER Andrew S 3D Computer Graphics a user s guide for artists and designers 2 ed New York Design Press 1989 GOMES Jonas M VELHO Luiz C Conceitos b sicos de computa o gr fica S o Paulo IME USP 1990 311 p GOMES Jonas VELHO Luiz Computa o Gr fica imagem Rio de Janeiro IMPA SBM 1994 GON ALVES Helder ALMEIDA Francisco O uso de programas de simula o din mica de edif cios em estudos de sensibilidade In ENCONTRO NACIONAL DE MODELOS DE SIMULA O DE AMBIENTES 1995 S o Paulo Anais S o Paulo N cleo de Pesquisa em Tecnologia da Arquitetura e Urbanismo NUTAU 1995 p 231 245 GON ALVES Jos Ernesto Lima Ilumina o e visibilidade S o Paulo Companhia de Engenharia de Tr fego CET 1982 112 p il GONZALEZ Rafael C WOODS Richard E Processamento de imagens digitais S o Paulo Editora Edgar Bl cher ltda 2000 509 p GOULDING John LEWIS J Owen STEEMERS Theo C Energy concious design a primer for architects Dublin B T Batsford Ltd 1992 136 p HEARN Donald BAKER M Pauline Computer graphics C version 2 ed New Jersey Prentice Hall 1997 HOPKINSON R G PETHERBRIDGE P LONGMORE J Ilumina o natural Lisboa Funda o Calouste Gulbenkian 1975 HOUAISS Ant nio VILLAR Mauro Salles Dicion rio Houaiss da Lingua Portuguesa Elaborado no Instituto Ant nio Houai
5. o da Ilumina o Natural em Superf cies Horizontais figura 1 6 que representa a distribui o da luz da ab bada celeste de forma difusa cuja superf cie para efeito de c lculo foi dividida em 1004 partes representadas por pontos no diagrama equivalentes quantidade de luz proveniente de cada uma dessas partes SILVA 1992 67 a0 350 O Io o A Si 260 dh 280 Figura 1 6 Diagrama de Representa o da Ilumina o Natural em Superf cies Horizontais Com a sobreposi o da m scara de sombra a esse diagrama determina se a quantidade de pontos n contidos entre as linhas que delimitam a rea vis vel do c u rea esta que ser utilizada para a defini o do aclaramento externo no plano horizontal Ee um dos fatores que definir a rea da superf cie iluminante necess ria para atingir o 13 HOPINKSON 1975 227 4 N vel de iluminamento encontrado na rea externa ao ambiente decorrente da incid ncia direta dos raios solares e da reflex o da ab bada celeste dos elementos do entorno e do piso externo 22 aclaramento requerido no plano de trabalho Assim o aclaramento externo definido atrav s da seguinte equa o Ee 1004 a xEh onde Ee aclaramento externo no plano horizontal em lux n n mero de pontos e 1 1 Eh aclaramento fornecido pela ab bada celeste que alcan a as superf cies horizontais sem obstru es definido pela
6. paredes na cor branca piso na cor cinza e teto na cor branca Os resultados quantitativos obtidos nos 3 programas estudados foram tabelados gerando os gr ficos das figuras 4 69 4 70 e 4 71 Pela an lise desses gr ficos podemos concluir que os 3 programas consideram a reflet ncia e cor dos materiais na determina o do n vel de ilumina o do ambiente sendo que o Lightscape e o Desktop Radiance misturam a cor que est sendo refletida para as outras superf cies com um grau de intensidade muito maior o que nem sempre ocorre na realidade Isso pode ser visualizado nas imagens geradas pelos programas dispostas lados a lado conforme a figura 4 72 ILUMINA O ARTIFICIAL LIGHTSCAPE S e ALT 1 5 E ALT 2 lt 4 ALT 3 ALT 4 ALT 5 PONTOS Figura 4 69 Valores de ilumin ncia para a simula o da luz artificial no Lightscape 166 ILUMINA O ARTIFICIAL LUMEN MICRO 900 E am ALT 1 a E ALT 2 lt S 700 is ALTOS z 500 ALT 5 l 400 PONTOS Figura 4 70 Valores de ilumin ncia para a simula o da luz artificial no Lumen Micro ILUMINA O ARTIFICIAL DESKTOP RADIANCE z eALT 1 a ALT 2 lt ALT 3 ALT 4 ALT 5 l PONTOS Figura 4 71 Valores de ilumin ncia para a simula o da
7. Gloss rio Anexos Anexo A Tabela e gr ficos diversos utilizados no c lculo de ilumina o T1 81 94 94 100 101 102 105 109 113 115 120 178 181 184 186 187 188 190 191 192 200 201 226 228 232 IX LISTA DE FIGURAS Cap tulo 1 1 1 Diagrama do Percurso Aparente do Sol para Salvador Latitude 13 Sul 1 2 Mascara de Sombra 1 3 Transferidor auxiliar utilizado para a confec o da M scara de Sombra 1 4 Superposi o da m scara de sombra sobre o Diagrama Solar 1 5 Condi o de ilumina o da ab bada celeste 1 6 Diagrama de representa o da ilumina o natural em superf cies horizontais Diagrama de Pleijel 1 7 Diagrama de Contribui o Relativa para c u claro e altitude solar de 15 1 8 Superposi o da m scara de obstru o sobre o DCRL 1 9 Diagrama com fatores de forma 1 10 Representa o da ilumina o em um ambiente atrav s do Diagrama Isolux 1 11 Sistema de ilumina o geral 1 12 Sistema de ilumina o direcional 1 13 Sistema de ilumina o localizada 1 14 Sistema de ilumina o local 1 15 Curva de distribui o da intensidade luminosa horizontal e vertical 1 16 Classifica o das lumin rias segundo a radia o do fluxo luminoso 1 17 Divis o do ambiente a ser iluminado nas tr s cavidades b sicas 1 18 Determina o do ngulo horizontal 1 19 Determina o do ngulo vertical Cap tulo 3 3 1 Reflex o difusa 3 2 Reflex o espec
8. N vetor normal superficie T L vetor na dire o da fonte luminosa R vetor da dire o de reflex o X e V vetor da dire o do observador Figura 3 2 Reflex o especular Assim a ilumina o total considerada como sendo o somat rio dessas tr s intensidades dada pela equa o 3 3 I oy me 3 3 especular total I ambiente FOLEY 1997a 723 FOLEY 1997a 729 79 Alguns aspectos t m que ser considerados em se tratando da utiliza o desses modelos no que se refere ao entendimento de como tratam as quest es relacionadas com a cor a atenua o a transpar ncia e as sombras atenua o da intensidade Para produzir efeitos de ilumina o real sticos preciso considerar nos c lculos a atenua o que se traduz na diminui o da intensidade da luz com o aumento da dist ncia a partir da fonte Ou seja a energia radiante de uma fonte de luz pontual tem sua amplitude atenuada pelo fator 1 d inverso da dist ncia ou 1 d inverso do quadrado da dist ncia a depender do tipo de fonte de luz utilizada cor Os modelos de ilumina o descritos anteriormente consideram somente efeitos de ilumina o monocrom ticos Para incorporar a cor preciso rescrever a equa o de intensidade considerando as propriedades de cor das fontes de luz e das superf cies dos objetos expressando a em termos das suas componentes de cor transpar
9. a cavidade situada abaixo do plano de trabalho h Cavidade do R cinto re CR EEE hs es do o BI tg QQ AQ __Q QQ QVGEO OO NW SS A i vv o roe A roe a30 Figura 1 17 Divis o do ambiente a ser iluminado nas tr s cavidades b sicas Inicialmente s o calculados os ndices de cavidade pelas equa es 1 12 e 1 13 sendo que a 1 12 usada para o c lculo de ambientes com plantas regulares de formato retangular e a 1 13 utilizada para calcular ambientes com plantas irregulares de outros formatos h L Ic Shx C L 1 12 CxL 2 5xPxh 1 13 Le CxL onde Ic indice de cavidade do teto recinto ou ch o Icr Icr Icc C comprimento maior dimens o do ambiente em m L largura menor dimens o do ambiente em m h altura da cavidade do teto recinto ou ch o hcr her hcc em m e 30 MOREIRA 1982 122 40 P per metro da cavidade do ch o em m Ap s a determina o dos ndices de cavidade determina se as reflet ncias para as cavidades do teto e do ch o ambas determinadas por tabela ver gr fico 1 anexo A e a reflet ncia das paredes Pparedes atrav s da tabela de reflet ncia ver anexo A A reflet ncia da cavidade do teto pcr a combina o das reflet ncias do teto e das paredes e a reflet ncia da cavidade do ch o pcc a combina o das reflet ncias do ch o e das paredes Para o caso do uso de lumin ria
10. es por quadros e Imagem 360 geradas para QuickTimeVR RealSpace ou aplica es similares e e As solu es de radiosidade 3D arquivos LS podem ser exportadas para os formatos do 3D Studio MAX VIZ e para o LightWave 3D usando os plug in LS2MAX e LS2LW respectivamente 210 ROTEIRO DE AN LISE Nome do programa Lumen Micro Vers o analisada 2000 Descri o Ferramenta voltada para o projeto especifica o e an lise de ilumina o com solu es de ilumina o natural e artificial para ambientes internos ou externos Aplica es Criar e simular layouts de ilumina o para aplica es internas e externas com um m dulo para configura o de postes e outro para c lculo de vias p blicas Caracter sticas operacionais um programa do tipo independente stand alone que opera em ambiente operacional Windows 2000 98 95 ou NT Dados do fabricante Nome Lighting Technologies Inc Site na Internet www lighting technologies com Compatibilidade Com o programa Lightscape atrav s do tradutor LM7 LIGHTSCAPE permitindo gerar imagens fotoreal sticas dos projetos feitos no Lumen Micro com o AutoCAD e outros aplicativos CAD j que permite importa o e exporta o de arquivos nos formatos DWG e DXF Equipamento necess rio 211 Pentium 133 com drive de CD ROM 64 Mb de mem ria RAM 60 Mb de espa o no HD e placa de v deo SVGA configura o m nima conforme recomenda
11. o do ambiente simulado foi feita uma compara o visual entre as imagens obtidas e as fotos tiradas e tamb m uma an lise dos valores de iluminamento obtidos comparados aos valores medidos no local Figura 4 3 Perspectiva do modelo geom trico do ambiente simulado 122 Atrav s da simula o da ilumina o artificial do ambiente no Lightscape foi poss vel determinar os valores de ilumin ncia para os 7 pontos pr definidos para posterior compara o com os valores medidos no ambiente real al m de permitir a obten o de valores para pontos em diversas superf cies possibilitando avaliar as reas de menor n vel de ilumina o Os valores encontrados e descritos na tabela 4 2 foram agrupados na figura 4 4 onde evidenciada uma boa correla o dos resultados da simula o e das medi es em alguns pontos sendo a diverg ncia maxima de 13 33 e a m nima de 12 66 em rela o aos valores medidos tendo um ponto uma discrep ncia maior de 35 17 Isso se deve dificuldade de determina o dos pontos atrav s da ferramenta posicionados por dist ncias aproximadas O Lightscape n o disponibiliza recursos de precis o para essa tarefa Tabela 4 2 Valores medidos no local e valores obtidos na simula o PONTOS LUXIMETRO SIMULACAO VARIACAO LUX LUX 1 52 00 52 63 1 21 2 72 00 71 00 1 39 3 158 00 138 00 12 66 4 150 0
12. 1990 BLINN James F amp NEWELL Martin E Texture and reflection in computer generated images Communications of the ACM New York v 19 n 10 October 1976 p 542 547 BUSSINGUER B nlio Conforto ambiental com o computador CADesign S o Paulo Market Press 1997 n 23 p 66 Mensal ISSN 1413 2672 CADESIGN Aplicativo melhora renderiza o do AutoCAD CADesign S o Paulo Market Press n 41 p 28 set 1998 CARRARA Valdemir Manual de Computa o Gr fica modelos de ilumina o Dispon vel na Internet http www directnet com br users val tutor tutor html Acesso em 04 11 02 CASTRO Eduardo Breviglieri Pereira de LIGHT SHELF estudo da sua efici ncia lum nica atrav s de simula o computacional 1996 134 f Disserta o Mestrado Universidade Federal do Rio de Janeiro Rio de Janeiro CASTI John L Mundos virtuais como a computa o est mudando as fronteiras da ci ncia Rio de Janeiro Revan 1998 CHVATAL Karin M S el alli Levantamento de ferramentas computacionais de aux lio ao projeto visando o conforto ambiental e sua aplica o no processo projetual In SEMIN RIO INTERNACIONAL NUTAU 2000 S o Paulo Anais S o Paulo N cleo de Pesquisa em Tecnologia da Arquitetura e Urbanismo NUTAU 2000 p 1042 1051 CLARO Anderson Luz solar modelo vetorial esf rico para radiosidade ray tracing In V ENCONTRO NACIONAL DE CONFORTO NO AMBIENTE CONSTRU DO e II ENCONTRO LATINO AME
13. C lculo da ilumina o Com todas as etapas anteriormente mencionadas conclu das preciso especificar o tipo de c lculo a ser realizado que pode ser feito de seis maneiras para o projeto inteiro incluindo a edifica o e o s tio de implanta o no piso corrente no ambiente corrente somente no s tio em pisos selecionados e em ambientes selecionados Nessa etapa deve ser informado se haver c lculo da ilumina o natural e produ o do rendering Caso a op o de ilumina o natural seja habilitada pode se especificar a latitude longitude e orienta o do ambiente a reflet ncia do piso externo o dia m s e hor rio da simula o e as condi es do c u limpo parcialmente nublado ou nublado Nos c lculos da ilumina o o processamento da reflex o considera as superf cies como lambertianas n o permite o uso de superf cies inclinadas e curvas e n o considera as informa es importadas de outros programas durante o c lculo 8 Sa da dos resultados Ap s a finaliza o dos c lculos os resultados podem ser analisados atrav s da visualiza o do ambiente texturizado e a consegiiente gera o de imagens a visualiza o dos relat rios de ilumina o em tabelas de valores num ricos ou atrav s de gr ficos podendo ser impressos ou exportados em formato HTML Tipos de arquivos utilizados No Lumen Micro os seguintes tipos de arquivos s o empregados a Arquivos de importa o e DXF DWG ape
14. PLANTA BAIXA 7 00x1 50 H 1 00 n 4 CORTE FACHADA 3 PLANTA BAIXA 7 00x0 60 H 1 90 J CORTE FACHADA 4 PLANTA BAIXA EFA 2 00x1 50 H 1 00 2 00x1 50 H 1 00 n e CORTE FACHADA 5 PLANTA BAIXA EI E 3 00x0 60 H 1 90 3 00x0 60 H 1 90 E E CORTE Figura 4 23 Dimens es e distribui o das aberturas propostas no experimento 138 Com as simula es processadas chegou se aos seguintes resultados para as cinco alternativas de fachada analisadas e Fachada 1 uma janela com dimens es de 4 00 x 1 50 m e altura de peitoril de 1 00 m centralizada na fachada condi o de posicionamento padr o em muitas constru es figuras 4 24 e 4 25 Esta op o causa uma alta incid ncia da luz solar direta sobre o ambiente atingindo o observador na altura do seu campo de vis o podendo causar ofuscamento Figura 4 24 Simula o da ilumina o Fachada 1 s 9 00 horas Figura 4 25 Simula o da ilumina o Fachada 1 s 17 00 horas 139 Fachada 2 uma janela com dimens es de 7 00 x 1 50 m e altura de peitoril de 1 00 m tomando toda a largura da parede na qual est posicionada aumenta o n vel de iluminamento em todos os pontos mas tamb m cria uma rea maior de incid ncia da luz solar direta sobre o plano de trabalho atingindo o campo de vis o do usu rio podendo causar ofuscamento figuras 4 26 e 4 27 Este tipo de janela necessita do uso de elementos de redirecionamento para aproveitar a luz difusa
15. Y e Z definidas matematicamente Foi criado pelo CIE devido inexist ncia de um conjunto finito de cores prim rias que produzissem todas as cores vis veis poss veis sendo usado para transmiss o de sistemas de televis o colorida CMY modelo definido com as cores prim rias sendo o cyan C o magenta M e o amarelo Y que s o as complementares das prim rias do modelo CIE RGB 64 a PR Conjunto de cores que podem ser exibidas 97 vermelho R red verde G green e azul B blue S o ditas complementares pois quando combinadas aditivamente em propor es adequadas produzem a cor acromatica Quando usadas como filtros para subtrair uma cor da luz branca s o chamadas prim rias subtrativas Usado por certos dispositivos de impress o colorida B Azul 0 0 1 Ciao 0 1 1 Magenta 1 0 1 Branco 1 1 1 Ms Preto 0 0 0 Verde 0 10 Vermelho 1 0 0 Amarelo 1 1 0 R Cinzentos f 66 Figura 3 13 Espa o de cor RGB Vy Amarelo 0 0 1 Vermelho 0 1 1 Verde 1 0 1 Preto 1 1 1 M Branco 0 0 0 Magenta 0 1 0 Ciao 1 0 0 Azul 1 1 0 C Cinzentos Figura 3 14 Espa o de cor CMY Esses modelos s o dif ceis de usar pois n o relatam diretamente as no es intuitivas de cor de matiz satura o e brilho Cor que possui apenas a informa o de lumin ncia LOPES 2002a 17 9 LOPES 2002a 19 98 e sistemas de interface de cor Tem por objetivo permit
16. com rea til menor que a op o da fachada 3 mas possibilitando um n vel de iluminamento muito pr ximo figuras 4 32 e 4 33 Esta op o aumenta a uniformidade da ilumina o do ambiente por m diminui o iluminamento geral necessitando de uma ilumina o complementar para os hor rios quando o sol est mais baixo Figura 4 32 Simula o da ilumina o Fachada 5 s 9 00 horas Figura 4 33 Simula o da ilumina o Fachada 5 s 17 00 horas Nas tabelas 4 5 e 4 6 est o os n veis de iluminamento encontrados nos pontos definidos para cada situa o simulada gerando os gr ficos das figuras 4 34 e 4 35 onde est o as diferen as entre os iluminamentos nas diversas alternativas 143 Tabela 4 5 Valores de iluminancia para a ilumina o natural s 9 00 horas PONTOS FACHADA 4 FACHADA 5 LUX LUX LUX LUX LUX l 1771 75 2 7478 79 3 908 41 4 998 30 5 645 75 6 668 37 ILUMINA O NATURAL SALA DE AULA 9 00 HORAS e FACHADA1 B FACHADA2 a FACHADA3 lt FACHADA4 FACHADAS ILUMINANCIA LUX PONTOS Figura 4 34 Iluminagao natural as 9 00 horas Tabela 4 6 Valores de ilumin ncia para a ilumina o natural s 17 00 horas PONTOS FACHADA 1 FACHADA 2 FACHADA 3 FACHADA 4 FACHADA 5 LUX LUX LUX LUX LUX 1 2246 15 5962 36 1503 78 3568 89 1336 20 2 957 45 3 621 87 4 605
17. com resolu o de 1152 x 864 pixels e dist ncia focal de 37 mm As medi es foram feitas com um luximetro Panlux Electronic 2 Gossen A terceira etapa em ambiente computacional caracterizou se pela constru o dos modelos geom tricos tridimensionais que reproduzissem as caracter sticas dos espa os usados para as medi es f sicas e sua utiliza o nos programas para o desenvolvimento do processo de simula o da ilumina o propriamente dito e a obten o dos resultados para posterior an lise e discuss o A partir do estudo dos programas e o desenvolvimento dos experimentos foi elaborado um roteiro de trabalho para aplica o das ferramentas de simula o computacional na an lise da ilumina o descrito a seguir e resumido no quadro 4 1 Etapas 1 Defini o do ambiente arquitet nico a ser simulado o ambiente escolhido pode ser uma proposta do projeto de ilumina o em fase de desenvolvimento ou um espa o real para a avalia o da ilumina o existente 115 2 Caracteriza o do ambiente antes de iniciar o uso das tecnologias computacionais 3 preciso definir as caracter sticas principais do ambiente que ir o influenciar diretamente na proposta de ilumina o a b d Finalidade do espa o a atividade a ser exercida no ambiente ir definir o n vel de ilumina o necess rio para a execu o da tarefa visual que por sua vez definida pela NBR 5413 1982 Lay
18. de sua aplica o LAW 2000 92 Vantagens e permite estimar o desempenho de um sistema existente sob as condi es controladas e possibilita a compara o das alternativas propostas e visualiza o dos seus resultados e e permite manter um controle sobre as condi es experimentais e estudar um sistema por um tempo mais longo Desvantagens e modelos de simula o s o muitas vezes caros para implementar e consomem tempo para o seu desenvolvimento e e modelos que envolvem fatores humanos ou evolutivos s o dif ceis de serem implementados e s o de resultados duvidosos A partir dos resultados obtidos nas simula es ser poss vel observar o desempenho do projeto do ponto de vista da ilumina o mesmo antes de sua execu o dando uma efetiva contribui o e uma maior consist ncia para as decis es a serem tomadas durante a fase de projeta o arquitet nica Sendo a concep o do projeto arquitet nico a fase onde se definem as caracter sticas do edif cio baseadas no programa de necessidades e na possibilidade de criar alternativas de solu o para os problemas propostos o uso da simula o computacional pode vir a ajudar na resolu o do projeto e comprova o de sua efic cia E relevante portanto estudar mais profundamente as caracter sticas os processos envolvidos as potencialidades e possibilidades para a utiliza o da simula o no estudo dos efeitos da ilumina o nos
19. diminuindo a incid ncia direta dos raios Figura 4 26 Simula o da ilumina o Fachada 2 s 9 00 horas Figura 4 27 Simula o da ilumina o Fachada 2 s 17 00 horas 140 e Fachada 3 uma janela com dimens es de 7 00 x 0 60 m e altura de peitoril de 1 90 m o que possibilita uma diminui o da luminancia nas reas pr ximas janela pois restringe a admiss o da luz solar direta melhora a uniformidade da ilumina o no ambiente figuras 4 28 e 4 29 Esta op o diminui o ofuscamento j que concentra a zona de m xima lumin ncia acima do campo de vis o do usu rio Figura 4 28 Simula o da ilumina o Fachada 3 s 9 00 horas Figura 4 29 Simula o da ilumina o Fachada 3 s 17 00 horas 141 Fachada 4 duas janelas com dimens es de 2 00 x 1 50 m e altura de peitoril de 1 00 m posicionadas de forma sim trica com reas iguais obtendo n veis de iluminamento muito pr ximos solu o da fachada 1 com rea equivalente figuras 4 30 e 4 31 Causa os mesmos problemas analisados nas op es de fachada 1 e 2 sendo indicado o uso de elementos de redirecionamento para melhorar as condi es de ilumina o do ambiente Figura 4 30 Simula o da ilumina o Fachada 4 s 9 00 horas Figura 4 31 Simula o da ilumina o Fachada 4 s 17 00 horas 142 e Fachada 5 duas janelas com dimens es de 3 00 x 0 60 m e altura de peitoril de 1 90 m
20. ncia A luz ao atingir uma superf cie transparente refletida e transmitida a depender do grau de transpar ncia da superf cie Os efeitos de transpar ncia s o modelados considerando a luz refratada que pode gerar efeitos de transmiss o especular materiais transparentes ou difusa materiais transl cidos a depender do ndice de refra o de cada material e da dire o da luz incidente sombra As reas de sombra s o definidas como as reas onde as superf cies n o podem ser iluminadas pela fonte de luz e s o determinadas pelo tipo de material e a geometria dos objetos e pela geometria da fonte de luz Para o c lculo da sombra e do brilho de cada face do objeto necess rio o conhecimento sobre a dist ncia e o ngulo de incid ncia da fonte de luz na superf cie e a refletividade A sombra se caracteriza pela presen a de duas regi es a umbra cuja intensidade luminosa nula ou seja a rea onde a fonte luminosa n o vis vel e a penumbra regi o onde alguma luz vis vel variando de zero at a intensidade luminosa do 80 ambiente sendo ocasionada por uma fonte que tem uma grande radia o e n o est localizada muito distante do objeto considerado Fonte de s Luz Area ca LA VARA Hie 4 Man BEBE umbra 4 Objeto gerador Penumbra da sombra Volume de Penumbra BN gt A i a Volume de Sombra Figura 3 3 Determinando os volumes de umbra e penumbra 3 2 3
21. o 3 Um c u uniforme n o uma condi o comum da natureza mas algumas vezes usado para analisar o modelo Gera sombras e luz difusa como o c u nublado mas com destaques especulares fracos 111 Os resultados obtidos podem ser analisados atrav s de pontos de refer ncia nicos grid de pontos imagens texturizadas imagens em falsa cor ou com curvas isolux oferecendo ainda uma an lise humana sensitiva traduzida numa variedade de filtros n o lineares e lineares de emula o da vis o humana A partir do estudo dessas tr s ferramentas foram desenvolvidos os experimentos descritos no pr ximo cap tulo 112 EXPERIMENTA O AN LISE E DISCUSS O Esse processo de adequa o da pr tica arquitet nica passa n o somente pela aquisi o de tecnologias mas tamb m pelo treinamento e conhecimento aprofundado das mesmas a fim de que seja poss vel explor las em todo o seu potencial REGO 2000 6 113 4 0 EXPERIMENTA O AN LISE E DISCUSS O Os experimentos realizados inicialmente foram definidos de forma a avaliar os programas em estudo quanto s suas facilidades de uso interface com o usu rio modos de utiliza o e algoritmos de c lculo da ilumina o para o uso na simula o da ilumina o natural e artificial em ambientes internos A valida o das ferramentas foi feita utilizando se dois processos de an lise e um estudo comparativo quantitativo e qualitativo entre os dad
22. o considerando a intera o entre os raios refletidos e transmitidos por essas superf cies para os demais objetos ou seja a caracter stica de cada objeto depende apenas da fonte de luz e n o da interfer ncia de outros objetos que est o ao seu redor Os sofiware 3D Studio MAX e o AutoCAD s o alguns dos aplicativos que utilizam esse algoritmo para o c lculo da ilumina o e sintese de imagens TRANS uz PARENTE Refratada Phong Como pese oi po Or Figura 3 4 Intera es da luz no modelo de ilumina o local Os algoritmos de ilumina o global calculam a intensidade cor e distribui o luminosa das superf cies considerando n o s os raios incidentes sobre elas mas como as superf cies e objetos interagem com a luz e a maneira como a luz transferida entre as superf cies do modelo Dessa forma a ilumina o total do ambiente resultado da incid ncia direta proveniente das fontes luminosas e indireta proveniente das interreflex es que ocorrem entre os diferentes tipos de materiais 53 CARRARA 2002 13 82 f tons radiosidade Figura 3 5 Intera es da luz no modelo de ilumina o global Os modelos de ilumina o podem ser enquadrados em tr s categorias modelos emp ricos modelos transicionais e modelos anal ticos AMORIM 1999 21 Os modelos emp ricos s o caracterizados por realizar a ilumina o local de forma a produzir imagens similares s que seriam
23. o da cor do c u e da intensidade da luz solar pode ser definida no programa Lightscape Nos programas Lumen Micro e Desktop Radiance n o s o poss veis de serem definidas Assim n o se sabe os par metros utilizados para esses atributos no momento da simula o Os resultados obtidos com as simula es da ilumina o natural demonstraram uma diferen a em rela o aos valores obtidos no ambiente real tendo uma diferen a maior no programa Lumen Micro e menor no Lightscape levando nos a crer na necessidade de estudos mais aprofundados a cerca do tipo de c lculo utilizado pelos programas a fim de estabelecer crit rios comparativos Os resultados mostram que existem problemas a serem solucionados em rela o defini o das caracter sticas dos materiais e das fontes luminosas do ambiente simulado mas permitiu desenvolver uma avalia o cr tica a cerca dos recursos da simula o computacional na atividade de projeta o 4 4 Avalia o das ferramentas Na avalia o das ferramentas a an lise foi feita segundo dois crit rios essenciais a acur cia dos resultados quantitativos e o realismo das imagens geradas al m da facilidade de uso e de aprendizado da ferramenta recursos dispon veis e algoritmos implementados 181 O programa Lightscape uma ferramenta de f cil aprendizado e uso que permite a importa o de dados nos formatos DWG DXF e 3DS produzidos na maioria dos programas CAD O c lculo da ilumi
24. o p s ocupa o ja que permitem testar alternativas de projeto a baixo custo e n o dependem de fatores naturais externos para sua execu o e a simula o de ilumina o propicia a visualiza o dos efeitos da luz sobre os ambientes internos permitindo a verifica o da adequa o das vari veis envolvidas para um melhor aproveitamento da luz e consegiiente redu o no consumo de energia e as simula es facilitam a percep o dos efeitos do uso de diferentes materiais texturas e cores no n vel de ilumina o e na distribui o da luz nos ambientes e com a simula o podemos calibrar o uso da ilumina o artificial e natural de forma a reduzir os gastos com o consumo de energia e e os resultados das simula es contribuem para uma melhor defini o da proposta projetual da edifica o e para a diminui o das cargas t rmicas j que permitem a defini o da melhor orienta o para a constru o o correto posicionamento das aberturas e uso de elementos de controle da entrada da luz incidente 10 Assim este trabalho investiga formas de conceituar e caracterizar a simula o computacional e definir as vantagens desvantagens e possibilidades para a aplica o dessa ferramenta no projeto de ilumina o caracteriza os modelos existentes e classific os de acordo com a aplica o estuda metodologias para a simula o e avalia os recursos dispon veis para a simula o qualitativa e quantitativa
25. ou seja imagem onde os objetos s o exibidos com seus atributos de cor e textura e inclui ainda as proje es de sombra e fontes luminosas 202 Hist rico Originalmente o programa foi produzido pela Lightscape Visualization System sendo posteriormente adquirido pela Autodesk que o comercializa Esta empresa promoveu a migra o da tecnologia para o Autodesk VIZ 4 sendo prevista a descontinuidade do Lightscape Dados do fabricante Nome Autodesk Inc Site na Internet www lightscape com Compatibilidade Com os programas AutoCAD e 3D Studio MAX e VIZ e outros aplicativos CAD j que importa arquivos do formato DXF Equipamento necess rio Intel Pentium or Pentium Pro 200 MHz com 64 Mb de mem ria RAM 1 Gb de espa o no HD placa gr fica de 1024 x 768 x 256 com PCI bus configura o m nima conforme recomenda o do fabricante Observou se na pr tica entretanto que essas configura es n o devem ser usadas para simula o de ambientes com maior complexidade Operacionalidade A interface do Lightscape possibilita r pido aprendizado pois os comandos s o de f cil assimila o podendo ser acessados de v rias maneiras tais como menus pulldown cones e menus de contexto O programa importa formatos de arquivos gr ficos vetoriais como o DXF DWG e 3DS que s o muito utilizados em programas de texturiza o O Lightscape n o disp e de recursos de modelamento possui apenas uns poucos recursos
26. reflex es transpar ncias texturas e sombras MACHADO 2001 2 1 Modelos A palavra MODELO pode significar uma teoria lei hip tese id ia estrutural s ntese de dados ou representa o substantivo grau de perfei o adjetivo e demonstrar verbo Do latim modulos medida a representa o de um objeto que se repete prot tipo para produ o seguindo os pressupostos de c pia de reprodu o e repeti o Morais 1995 151 152 descreve os seguintes significados para a palavra modelo e segundo o antigo dicion rio de Bouillet modelo arquitet nico representa o exata de um edif cio ou m quina numa outra escala e segundo o dicion rio ingl s de Oxford modelo representa o da estrutura de um objeto projetado ou constru do forma linguagem e escala da estrutura de um objeto a ser constru do objeto de imita o e segundo os manuais t cnicos de constru o do in cio do s culo XX modelo associado a no es de fun o a aspectos quantitativos de dimens o de estrutura de materiais e forma de construir reproduzir 53 e segundo a Enciclop dia Luso Brasileira modelo associado a um racioc nio Padr o da realidade traduzida de prefer ncia em linguagem matem tica Para Martin 1975 modelo a representa o de uma realidade atrav s da express o de determinadas caracter sticas relevantes sendo feita a partir da observa o e abstra o processos subje
27. veis de ilumina o obtidos que podem ser analisados selecionando os pontos na imagem por meio de linhas isolux ou da t cnica de falsa cor onde os n veis s o exibidos atrav s de uma gradua o de cores Lightscape Aplicativo para o estudo de ilumina o e rendering da Autodesk Inc San Francisco USA que simula as propriedades da luz e dos materiais segundo suas propriedades e comportamentos f sicos produzindo imagens fotoreal sticas Tem como 74 http Awww hnluz com br photolux htm 75 Illuminating Engineering Society 76 http radsite Ibl gov adeline HOME html 7 http radsite Ibl gov radiance HOME html 78 http radsite Ibl gov deskrad dradHOME html P http www lightscape com Processo de s ntese de imagem onde s o atribu das as caracter sticas de cor e textura aos materiais e definida as posi es e caracter sticas das fontes de luz 106 principais aplica es a simula o dos efeitos da ilumina o an lise fotom trica quantitativa rendering e anima o Lumen Micro Programa de simula o de ilumina o artificial e natural desenvolvido pela Lighting Technologies Inc Colorado USA para criar e simular layouts de ilumina o interna e externa possuindo uma biblioteca com uma grande variedade de lumin rias al m de alguns objetos tais como divis rias paredes cadeiras entre outros A sa da dos resultados pode ser avaliada por meio de valores de ilumina o para ca
28. 0 0 77 0 74 0 70 0 75 0 72 0 70 0 71 0 69 4 0 0 80 0 77 0 75 0 78 0 76 0 73 0 74 0 73 5 0 0 82 0 79 0 77 0 80 0 78 0 76 0 77 0 75 Fonte COLORPLAST Manual t cnico de ilumina o zenital Domus Colorplast S o Paulo s d p 18 237 Tabela 6 3 Coeficiente de utiliza o para recintos com janela laterais coeficiente de reflex o Teto 0 7 0 5 Paredes 0 7 0 5 0 3 0 7 0 5 0 3 ndice de recinto Coeficientes de utiliza o 0 6 45 36 30 42 35 28 0 8 51 44 38 48 37 30 1 0 58 52 46 55 49 43 1 25 62 56 50 58 52 47 1 5 65 59 53 60 55 49 2 0 69 63 58 63 58 53 2 5 70 65 61 65 60 55 3 0 71 67 63 66 61 57 4 0 T2 69 65 67 62 59 5 0 73 70 67 68 63 60 Fonte COLORPLAST Manual t cnico de ilumina o zenital Domus Colorplast S o Paulo s d p 28 Tabela 7 N veis de iluminamento recomendados para ilumina o de interiores segundo a NBR 5413 1982 da ABNT rea Atividade Iluminamento lux Escolas Salas de aula 300 Quadros negros 500 Sala de desenho 500 Comercial Escrit rios 500 Computadores 500 Desenho 1000 Resid ncias Sala de estar geral 150 Sala de estar local 500 Cozinhas geral 150 Cozinhas local 300 Quartos geral 150 Quartos local 300 Quartos suplementar cama 200 Quartos de trabalho 300 Fonte NBR 5413 Ilumin ncia de interiores 1992 Tabelado pelo autor 238 Tabela 8 1 Reflet ncias t picas de materiais
29. 75 m em rela o ao piso As aberturas possuem fechamento em vidro transparente orientadas para o Oeste figura 4 39 A ilumina o natural foi simulada em 21 de dezembro ver o s 15 00 horas sob 147 condi es de c u claro Foram verificados os n veis de iluminamento em 12 pontos posicionados no plano de trabalho conforme figura 4 40 Figura 4 39 Perspectiva do modelo geom trico do ambiente simulado fr LEGENDA PONTO DE MEDI O eu PROJE O DA ABERTURA ZENITAL PROJE O DO BRISE HORIZONTAL O ra Vi nm bad tad PROJE O DO BRISE VERTICAL f Figura 4 40 Posicionamento dos pontos de medi o dos n veis de ilumin ncia 148 As seguintes alternativas foram analisadas e Alternativa 1 abertura lateral de 2 00 x 1 60 m h 1 00 m com as dimens es originais do ambiente Figura 4 41 Simula o da ilumina o natural Alternativa 1 e Alternativa 2 abertura lateral de 2 00 x 1 60 m h 1 00 m modificando a comprimento do ambiente para 6 00 m Figura 4 42 Simula o da ilumina o natural Alternativa 2 149 e Alternativa 3 abertura lateral de 2 00 x 1 60 m h 1 00 m com utiliza o de brise horizontal Figura 4 43 Simula o da ilumina o natural Alternativa 3 e Alternativa 4 abertura lateral de 2 00 x 1 60 m h 1 00 m com utiliza o de um lightshelf Figura 4 44 Simula o da i
30. A influ ncia do entorno foi desconsiderada no c lculo Figura 4 21 Perspectiva do modelo geom trico do ambiente simulado O n vel de ilumin ncia geral necess rio para uma sala de leitura 500 lux NBR 5413 1982 A simula o foi feita considerando o c u parcialmente nublado em 01 05 equin cio s 9 00 e s 17 00 horas Foram verificados os n veis de iluminamento de pontos posicionados no plano de trabalho em 6 posi es conforme figura 4 22 gerando tabelas e gr ficos comparativos para o ambiente usando a luz natural Para as situa es em que n o foram alcan ados os n veis de ilumin ncia necess rios para a finalidade do local sala de leitura foi simulada a op o integrada de ilumina o natural e artificial E 3 70 7 00 P2 P4 P6 LEGENDA 2 e trn F 1 65 3 35 5 35 I t l t tilg C onto DE Luz P 0 0 0 e PONTO DE MEDI O e 10 00 t t Figura 4 22 Indica o das fontes de luz artificial e dos pontos de medi o 137 Na simula o foram utilizadas as seguintes condi es de projeto figura 4 23 FACHADA 1 PLANTA BAIXA 400x1 50 H 1 00 _ py CORTE FACHADA 2
31. Dados de sa da referem se maneira na qual os resultados dos c lculos s o disponibilizados ao usu rio rendering fotoreal stico e QTVR quicktime virtual reality e modelo em VRML virtual reality modeling language dis pan e walkthrough animation 45 e interior solar study animation g Ferramentas de an lise referem se s ferramentas de an lise quantitativa da solu o gerada pela simula o em termos de grandezas fotom tricas e vista do plano de trabalho e da cena com contornos de isolumin ncia e imagens em falsa cor e valores de lumin ncia e ilumin ncia num ponto 4 Software multim dia da Apple dispon vel para ambiente Windows que permite criar cenas panor micas de realidade virtual 8 Modelo que permite simular ambientes de realidade virtual em tr s dimens es para exibi o na World Wide Web Anima o que simula o movimento do observador em torno ou atrav s do objeto Anima o que simula a incid ncia do sol durante o dia no interior de um ambiente 72 L ana PR o SA r 146 e exibi o de valores de luminancia ou ilumin ncia atrav s de um grid h Atributos desej veis no aplicativo e resultados fotometricamente corretos e qualidade da sa da visual e facilidade de consertar erros de rendering e e acuracia do modelo No processo de an lise um dos principais problemas encontrados a verifica o da confiabilidade da ferramenta
32. Gomes 1994 a cor percebida quando a luz refletida por um objeto transmitida por um filtro ou emitida diretamente por um corpo que possui luz pr pria o que define os sistemas f sicos de cor em sistemas refletivos e sistemas emissivos Sistemas refletivos s o aqueles que n o emitem energia luminosa usando a luz de outra fonte para produzir a informa o de cor e consistem em um n mero finito de sensores que funcionam como filtros do sinal luminoso Sistemas emissivos s o fontes de energia radiante e assim produzem diretamente a informa o de cor Al m do comprimento de onda outros par metros s o necess rios para descrever as v rias caracter sticas da cor S o eles brilho brightness intensidade percebida da fonte de luz ou seja a lumin ncia da fonte emitida por unidade de tempo por unidade de ngulo s lido e por unidade de rea projetada LOPES 2002a 4 95 e luminosidade lightness expressa a intensidade percebida de um objeto refletindo a luz ou seja a percep o da lumin ncia refletida por esse objeto quando iluminado por uma fonte luminosa ou pela luz refletida a partir de outro objeto e matiz ou tonalidade hue representa a cor propriamente dita ou seja o comprimento de onda monocrom tico que quando combinado com o branco resulta na cor e satura o saturation medida do grau em que a cor pura dilu da pelo branco Quanto menor
33. Modelagem geom trica tridimensional do ambiente 5 Importa o do modelo geom trico para o ambiente de simula o se necess rio 6 Processo de simula o a Atribui o de materiais b Posicionamento e ajustes das fontes luminosas c Processamento do modelo d Sa da dos resultados 7 An lise dos resultados a Aspectos quantitativos i N vel de iluminamento ii Diagramas isolux b Aspectos qualitativos i Qualidade das imagens produzidas 6TI ii An lise subjetiva 120 4 2 Descri o dos ensaios an lises e discuss o Os ensaios descritos a seguir foram realizados em ambientes internos utilizando se os programas selecionados Estes experimentos foram condicionados a partir das caracter sticas dos espa os e dos recursos dispon veis nas ferramentas utilizadas n o sendo poss vel testar alguns dos experimentos nos 3 programas estudados Para todas as simula es realizadas os ambientes foram localizados em Salvador tendo como refer ncia a latitude 12 95 Sul e longitude 38 50 Oeste Os modelos geom tricos tridimensionais foram constru dos no programa AutoCAD R14 e exportados para o programa Lightscape para posterior desenvolvimento dos testes No caso do programa Desktop Radiance o modelo n o precisou ser exportado porque sendo o simulador um plug in do AutoCAD a simula o executada no pr prio ambiente do programa Para as simula es no aplicativo Lumen Micro por n o suportar a im
34. Modelos de Ilumina o Os m todos atualmente mais utilizados para o c lculo da imagem e dos efeitos luminicos nos programas de simula o baseiam se em algoritmos de tonaliza o gen ricos chamados de algoritmos de ilumina o local e ilumina o global Esses algoritmos de ilumina o tamb m chamados de modelos de ilumina o ou modelos de shading s o usados para calcular a intensidade da luz que vista de um ponto da superf cie de um objeto a partir de par metros das propriedades ticas das superf cies na cena a cor e posi es das fontes de luz e a posi o e orienta o do plano de vis o HEARN 1997 5 NISHITA T NAKAMAE E Continuous tone representation of three dimensional objects taking account of shadows and interreflection Computer Graphics Proceedings SIGGRAPH 85 1985 p 23 30 In FOLEY 1997a 772 5 processo de atribui o de intensidades e cores a cada pixel da superficie de apresenta o atrav s da utiliza o de um modelo de ilumina o para o c lculo da sua intensidade AMORIM 1999 81 Os algoritmos de ilumina o local descrevem como as superf cies refletem ou transmitem a luz considerando apenas os raios que incidem diretamente sobre cada ponto da superf cie S o normalmente utilizados em ferramentas voltadas para a texturiza o de modelos tridimensionais onde calculam a intensidade cor e distribui o da luz que deixa a superf cie na qual o raio incidiu n
35. O NO PROJETO DE ARQUITETURA O projeto de arquitetura dotado de in meras vari veis que v o definir um adequado dimensionamento e configura o do espa o bem como o seu uso de forma eficiente Dentre estas podemos destacar a ilumina o essencial para o bom funcionamento das atividades e o conforto daqueles que as exercem Um projeto de ilumina o deve garantir s pessoas a possibilidade de executar atividades visuais com seguran a e precis o e com o menor esfor o poss vel LAMBERTS 1997 75 devendo ser econ mico de forma a buscar a conserva o de energia uma preocupa o que tem se tornado constante e cada vez mais importante no ato de projetar Existem duas maneiras principais de se economizar energia a primeira eliminar os desperd cios e a segunda utilizar t cnicas que aumentem a efici ncia de seu uso sem reduzir o conforto SILVA 1992 88 Para isso devemos elaborar projetos que levem em conta o consumo de energia e o conforto visual e utilizar sistemas de controle para evitar os desperd cios Segundo Hopkinson 1975 529 530 o projeto de ilumina o pode ser dividido em fatores quantitativos e qualitativos e fatores quantitativos percentual da rea envidra ada em rela o rea do pavimento que definir a quantidade de ilumina o natural dispon vel no ambiente as dimens es e forma do c modo que ir o influenciar na diferencia o da quantidade de ilumina o n
36. ambientes projetados Atualmente os recursos tecnol gicos dispon veis permitem representar espacialmente imagens real sticas que reproduzem muitas das caracter sticas t cnicas e est ticas e muitos dos efeitos gerados pelos materiais aplicados para estudos tanto quantitativos como qualitativos Para esses estudos devem ser utilizados programas eficientes voltados para a simula o luminosa que possibilitem demonstrar os efeitos de materiais texturas e fontes luminosas com suas caracter sticas principais de forma a chegar a um n vel de representa o visual pr ximo ao real necess rio tamb m que forne am dados num ricos da solu o para a realiza o de estudos comparativos entre os resultados obtidos por simula o e os dados do mundo real obtidos atrav s de medi es em campo Como as ferramentas CAD b sicas editores de desenho e modeladores tridimensionais n o apresentam qualquer refer ncia intera o com o contexto clim tico ser o usadas outras ferramentas que realizam atividades espec ficas relacionadas ao projeto de ilumina o tais como c lculos luminot cnicos simula o da incid ncia do sol e sua influ ncia no ambiente an lise fotom trica e visualiza o fotoreal stica dos efeitos da luz A ado o dessa sistem tica de trabalho requer al m do conhecimento da tecnologia dispon vel e de suas possibilidades o estudo da projeta o c lculo e defini o dos elementos de
37. cies curvas quando representados por pol gonos Figura 3 7 Imagem sint tica obtida pelo modelo de Phong Os modelos transicionais incorporam os fen menos f sicos da luz reproduzindo as reflex es refra es transpar ncias e sombras buscando uma apar ncia mais real stica da cena S o eles o modelo de Blinn e Newell o modelo de Blinn e o modelo de Whitted 7 SILVA 2001 194 85 Modelo de Blinn e Newell um aprimoramento do algoritmo desenvolvido em 1974 por Edwin Catmull para mapeamento de imagem incorporando o mapeamento de texturas texture mapping ou pattern mapping onde um mapa de textura uma imagem digitalizada ou sintetizada aplicado a uma superf cie para adicionar detalhes que modificam os valores de intensidade da superf cie O mapeamento de textura afeta o sombreamento da superf cie mas esta continua a parecer geometricamente suave O principal problema associar um ponto da superf cie de um objeto tridimensional a um mapa de textura bidimensional Segundo Hearn 1997 essa associa o pode ser feita de duas maneiras mapeando o padr o de textura nas superf cies dos objetos no plano de proje o ou mapeando reas de pixel sobre as superf cies dos objetos no espa o da textura O mapeamento atrav s de proje es o mais utilizado apesar de introduzir distor es na imagem projetada podendo ser feito utilizando as seguintes proje es a proje o plana que projeta a im
38. classifica o para os modelos em fun o do tipo de abstra o do objeto e do objetivo para a constru o podendo estes serem definidos como c nico que descreve a realidade analisada com o objetivo de representar as quest es f sicas simples de um fen meno particular anal gico que caracteriza o objeto com as quest es que lhe s o inerentes selecionando as propriedades que se quer reproduzir com o objetivo de descrever um campo mais vasto no tempo ex Filosofia e simb lico que representa o sistema atrav s de s mbolos para traduzir elementos e suas rela es vocacionado para o campo da matem tica 3 Segundo A Bruschi apud MORAIS 1995 os modelos podem ser classificados segundo a fun o do uso finalidade do modelo como modelo de configura o simplificante direcionado para a representa o gr fica que visa traduzir a realidade objetiva modelo organizador sint tico usado para sistematizar um conjunto de informa es identificando o contexto do sistema para que a informa o reproduz vel seja percept vel modelo heur stico usado para transmitir informa o para o objeto que se pretende construir e transmitir modelo de interpreta o isom rfica que tem a finalidade de garantir a correspond ncia biun voca de dois sistemas e modelo de instrumenta o te rica usado para testar hip teses com aptid o para o ordenamento do territ rio 3 ELMA G
39. computacional do ponto de vista da representa o precisa do sistema a que pretende simular ou seja determinar se o programa v lido se os resultados obtidos com o mesmo s o confi veis Segundo Szokolay amp Pedrini 2000 5 6 os programas de simula o voltados para a an lise t rmica podem ser divididos em programas de avalia o usados para avaliar as poss veis solu es em termos de performance ou outras consegii ncias e programas construtivos que podem gerar solu es para o arranjo de edif cios complexos ou determinar o tamanho de um elemento Utilizando se o mesmo crit rio os programas de simula o de ilumina o podem ser enquadrados na primeira defini o j que est o aptos a avaliar alternativas de solu o de maneira mais r pida e eficaz produzindo respostas tanto qualitativas quanto quantitativas ajudando na an lise do projeto e defini o da prov vel solu o As ferramentas para a an lise quantitativa como os programas fornecidos pelos fabricantes de l mpadas e lumin rias a exemplo da Lumini contemplam o c lculo do projeto de ilumina o tal como feito com os m todos tradicionais e em geral se referem ilumina o artificial definindo quantidade de lumin rias e l mpadas e sua disposi o no ambiente Para a ilumina o natural existem programas que fornecem tabelas e gr ficos com estimativas das intensidades da radia o solar incidente e Malha retangular de pon
40. da ilumina o nos programas espec ficos Para isso a pesquisa foi desenvolvida a partir de procedimentos te ricos e experimentais que objetivaram viabilizar a an lise das ferramentas voltadas para a simula o de ilumina o e desenvolver procedimentos para a aplica o desses recursos no processo de projeto de arquitetura e especificamente no projeto de ilumina o natural e artificial Foram feitos a revis o bibliogr fica e o levantamento do estado da arte dos principais m todos de c lculo aplicados a projetos de sistemas de ilumina o o estudo do processo de projeto e das ferramentas espec ficas aplicadas simula o luminosa de forma a embasar o estudo e possibilitar o desenvolvimento dos procedimentos experimentais Estes foram desenvolvidos atrav s da realiza o de simula es nos programas escolhidos e de medi es em ambiente real para verificar a validade das ferramentas permitindo uma an lise comparativa dos mesmos sob seus v rios aspectos Estrutura do trabalho Esta disserta o est estruturada da seguinte forma O cap tulo I A Ilumina o no Projeto de Arquitetura descreve o desenvolvimento de projetos de ilumina o as caracter sticas da ilumina o natural e artificial e os processos de c lculo utilizados tradicionalmente O cap tulo II Modelos e Simula o Computacional trata das quest es referentes aos modelos sua defini o caracter sticas e tipos aplicados n
41. das curvas isolux 162 55442 966 Figura 4 64 Simula o da distribui o luminosa em falsa cor Assim ap s essa an lise verificou se que os valores encontrados para a ilumina o artificial ficaram bem pr ximos nos programas Lightscape e Lumen Micro destoando dos valores encontrados no Desktop Radiance ver figura 4 55 Para a ilumina o natural ocorreu o mesmo por m com os valores variando na mesma propor o em todos os programas gerando linhas de representa o muito parecidas embora os valores absolutos tenham diferen as significativas ver figura 4 56 A an lise qualitativa foi feita atrav s das imagens texturizadas nos tr s programas figura 4 65 sendo que o Desktop Radiance ainda possibilita a gera o de uma imagem com human sensitivity figura 4 66 Figura 4 65 Imagens do ambiente simulado nos programas Lightscape Lumen Micro e Desktop Radiance respectivamente Imagem que emula a percep o humana atrav s de uma variedade de filtros lineares e n o lineares que comprimem a escala da imagem de modo que a maioria dos detalhes possa ser indicado simultaneamente como ocorre com a experi ncia visual no espa o real 163 Figura 4 66 Distribui o da intensidade visualizada com human sensitivity no Desktop Radiance G Especifica o de materiais com atributos diferenciados Este teste permitiu verificar as consegii ncias das mudan as nos atributos dos materiais cor
42. de projeto de ilumina o Para tal devem ser considerados t picos relacionados s quest es de conforto luminoso tais como fotometria modelos de ilumina o influ ncia das cores dos materiais e suas propriedades f sicas na propaga o e reflex o da luz as necessidades de ilumina o em diferentes ambientes e atividades o estudo dos m todos de c lculo de ilumina o assim como a aplica o de software com recursos dispon veis para a realiza o dos estudos pretendidos A aplica o das tecnologias computacionais em projetos de arquitetura associada principalmente ao uso de ferramentas de desenho e modelamento para representa o e visualiza o de estudos realizados embora os recursos da computa o gr fica j possam ser usados no aux lio concep o e desenvolvimento dos mais variados tipos de projetos tais como c lculo de ilumina o ac stica comportamento t rmico an lise estrutural e projetos de instala es hidr ulicas e el tricas dentre outros Dentre esses recursos podemos destacar as ferramentas especificas para simula o de projetos nas diversas reas da arquitetura em particular quelas voltadas simula o do conforto luminoso que podem ajudar nas diretrizes e no desenvolvimento do projeto arquitet nico E preciso destacar algumas vantagens e desvantagens que caracterizam a simula o computacional de forma a contextualizar o estudo em quest o e avaliar as possibilidades
43. dos par metros para a ilumina o artificial e natural anteriormente citados Processamento do modelo proposto c lculo da ilumina o estabelecida atrav s dos algoritmos implementados nas ferramentas e a defini o dos par metros de simula o e Sa da dos resultados obten o dos resultados dos c lculos realizados atrav s de dados num ricos ou visualiza o do espa o iluminado 117 7 An lise dos dados de sa da avalia o dos resultados obtidos considerando os aspectos quantitativos e qualitativos a Aspectos quantitativos 1 N vel de iluminamento quantidade de ilumina o do ambiente em determinado ponto ou em m dia que dever satisfazer s necessidades da atividade para qual o espa o foi projetado e 11 Diagramas isolux e t cnica de falsa cor visualiza o da distribui o lum nica atrav s de linhas de igual iluminamento ou atrav s da grada o de cores emulando tais curvas b Aspectos qualitativos i Qualidade das imagens produzidas visualiza o do aspecto da ilumina o calculada para o espa o considerando a reprodu o da proposta de ilumina o e 11 An lise subjetiva avalia o das imagens geradas em rela o percep o visual e s sensa es produzidas pela ilumina o projetada Para o desenvolvimento de estudos comparativos com ambientes existentes al m do roteiro especificado foi preciso fazer medi es com o lux me
44. geradas figura 4 6 e as fotos tiradas no local figura 4 7 o que evidenciou uma diferen a quanto aos contrastes de claro escuro e a percep o da ilumina o do ambiente sendo mais escura na imagem simulada Em rela o percep o da ilumina o no ambiente real este percebido com uma sensa o de que a luminosidade maior do que no ambiente simulado principalmente devido adapta o do sistema visual humano embora as fontes luminosas na simula o tenham sido descritas com as mesmas caracter sticas das fontes existentes 124 A compara o entre as imagens prejudicada devido forma de defini o do ngulo de abertura da c mera no programa de simula o que n o permitiu obter a mesma visualiza o que as fotografias Um outro ponto a ser destacado a diferen a resultante das caracter sticas dos equipamentos utilizados para a simula o e para a tomada de fotos que n o permitem uma aproxima o do real com o simulado gerando resultados diferentes para uma mesma situa o Figura 4 6 Ambiente real iluminado artificialmente Figura 4 7 Simula o da ilumina o artificial no Lightscape 125 Observa se dessa forma que muitas diferen as podem ser detectadas por m a percep o visual do espa o simulado permite uma caracteriza o geral da ilumina o do ambiente sendo poss vel detectar os contrastes existentes e as regi es de maior e menor ilumin ncia Foi pos
45. incidir em um ponto pr definido Um outro m todo adotado a partir de 1964 pela Illuminating Engineering Society chamado M todo das Cavidades Zonais um m todo complementar ao M todo dos L mens utilizado para determinar o fator de utiliza o do recinto para aplica o nos c lculos a M todo dos L mens utilizado para calcular a ilumina o global a partir da determina o do iluminamento m dio no plano de trabalho utilizando para isso dados gerais obtidos por meio de tabelas encontradas em manuais espec ficos de ilumina o ou dados fornecidos pelo fabricante de l mpadas e lumin rias de forma a calcular o fluxo luminoso necess rio a partir da seguinte equa o E ExS 1 8 i uxd onde 9 fluxo luminoso total emitido pelas l mpadas em l mens E ilumin ncia m dia requerida no plano de trabalho em lux S rea do recinto em m u fator de utiliza o em percentual definido a partir da tabela que relaciona o indice do local IN ver equa o 1 9 e o fator de reflex o p do teto paredes e piso ou calculado atrav s do M todo das Cavidades Zonais definido a seguir e d fator de deprecia o de servi o da lumin ria em percentual definido a partir das caracter sticas de limpeza do ambiente 2 O indice do local Il um valor percentual que representa a geometria do recinto 38 CxL C L xh e onde Il indice do local C compriment
46. luz refletida para o observador diretamente proporcional ao coseno do ngulo entre a dire o do observador e a normal superficie Nesse modelo a luz vinda de uma fonte pontual refletida em todas as dire es sendo dependente da cor do objeto e da posi o da fonte de luz dire o e dist ncia A reflex o difusa constante para cada superf cie na cena e independe do ponto de vista A equa o de ilumina o difusa dada pela equa o 3 2 3 2 I Ip x Kd x cos onde Ip intensidade da fonte de luz pontual Kd coeficiente de reflex o difusa que varia de O a 1 dependendo do material e 9 ngulo de incid ncia da luz em rela o normal superf cie variando de O a 90 78 gt zl N vetor normal a superf cie L vetor na dire o da fonte luminosa Figura 3 1 Reflex o difusa e luz especular ou reflex o especular a reflex o que pode ser observada em qualquer superf cie brilhante na qual produz o ponto de brilho ou realce Aighlight na superf cie iluminada com a cor da luz incidente e n o a cor do objeto Nesse modelo a luz refletida em um ngulo igual ao ngulo de incid ncia em rela o normal superf cie Lei de SNELL A intensidade da reflex o especular depende das propriedades dos materiais da superf cie e do ngulo de incid ncia assim como da polariza o e cor da luz incidente HEARN 1997
47. menores para descrever cada superf cie a ser analisada A outra etapa chamada de processo de radiosidade propriamente dito onde calculado um fator de forma para cada par de elementos de forma a balancear a luz que emana da fonte para os elementos Isso feito calculando se a luz que cada elemento emite ou reflete e multiplicando a ela o fator de forma correspondente ao respectivo par o que resulta no valor da luz incidente sobre o elemento adjacente A precis o dos resultados depende da divis o da malha considerada do tamanho dessa malha e da sua adequa o em reproduzir os gradientes de sombreamento existentes na realidade Conforme o n mero de elementos aumenta a carga computacional aplicada ao c lculo aumenta significativamente j que proporcional ao quadrado do n mero de elementos em que a cena se encontra dividida LOPES 2002b 3 Devido a isso preciso manter um n mero de elementos reduzido o que nem sempre poss vel pois a dimens o destes devem ser suficientemente pequenas para reproduzir os sombreados Como na transi o entre zonas de luz e sombra necess rio um n mero maior de elementos implicando em alta carga computacional utilizado um processo de otimiza o chamado de subdivis o adaptativa que consiste em identificar reas de maiores gradientes de radiosidade e subdividi los em elementos menores medida que esses gradientes se modifiquem 91 Esta subdivis o controlada pelos p
48. n o exibe valores de lumin ncia para essas superf cies 205 lumin rias espec ficos de ilumina o s o dotados de atributos que definem suas propriedades fotom tricas Os s mbolos blocos est o organizados segundo a progress o de muitos projetos contendo blocos de geometria para criar formas b sicas diferentes e ambientes blocos construtivos blocos de m veis decalques de composi o paisag stica e de pessoas As lumin rias existentes s o divididas em acess rios para interior e exterior da edifica o l mpadas comuns e de fabricantes conhecidos As lumin rias representam a apar ncia f sica e as propriedades fotom tricas de um acess rio de ilumina o Estas propriedades s o definidas pelo tipo de fonte linear pontual ou de rea cor da l mpada grandeza da intensidade definida pelas grandezas fotom tricas conhecidas como a intensidade luminosa fluxo luminoso e iluminamento e distribui o da intensidade luminosa que descreve como a luz emitida varia com a dire o tomada Os materiais determinam a apar ncia de uma superf cie cor e textura assim como a quantidade de luz que ela reflete para o ambiente As propriedades que determinam como um material interage com a luz s o a cor que determina a reflet ncia quantidade de energia luminosa que refletida de uma superf cie a transpar ncia que determina quanto da luz passa atrav s do material o brilho que afeta o aparecimento de vis
49. natural as 17 00 horas Simula o da ilumina o natural s 17 00 horas e a solu o integrada no mesmo hor rio xii 4 37 4 38 4 39 4 40 441 4 42 4 43 4 44 4 45 4 46 4 47 4 48 4 49 4 50 4 51 4 52 4 53 4 54 4 55 4 56 4 57 4 58 4 59 4 60 4 61 Imagens simuladas da ilumina o natural da fachada 03 as 17 00 horas e a solu o integrada de ilumina o artificial e natural no mesmo hor rio respectivamente Imagens simuladas da ilumina o natural da fachada 05 as 17 00 horas e a solu o integrada de ilumina o artificial e natural no mesmo hor rio respectivamente Perspectiva do modelo geom trico do ambiente simulado Experimento E Posicionamento dos pontos de medi o dos n veis de ilumin ncia Simula o da ilumina o natural Alternativa 1 Simula o da ilumina o natural Alternativa 2 Simula o da ilumina o natural Alternativa 3 Simula o da ilumina o natural Alternativa 4 Simula o da ilumina o natural Alternativa 5 Simula o da ilumina o natural Alternativa 6 Simula o da ilumina o natural Alternativa 7 Simula o da ilumina o natural Alternativa 8 Simula o da ilumina o natural Alternativa 9 Alternativas com abertura lateral Alternativas com abertura zenital Abertura lateral zenital e combinada Perspectiva do modelo geom trico do ambiente simulado Experimen
50. nicas por se acreditar que s o de dif cil aprendizado e requerem equipamentos caros n o dispon veis nos escrit rios de projetos Isso n o mais corresponde realidade pois muitas destas ferramentas j est o dispon veis para uso em computadores pessoais com interfaces similares s dos programas CAD e alguns deles com vers es gratuitas na rede Dentre eles podemos destacar Luz do Sol 1 1 desenvolvido pelo Professor Maur cio Roriz do Programa de P s Gradua o da Universidade Federal de S o Carlos um programa que fornece tabelas e gr ficos com estimativas das intensidades da radia o solar incidente sobre o plano horizontal ou vertical com qualquer orienta o conforme a latitude e para todas as horas e dias do ano al m de gerar proje es dos raios solares luz solar direta atrav s de uma janela descrevendo geometricamente a incid ncia do Sol em ambientes definidos M scaras 1 0 desenvolvido pelo Professor Anderson Claro do Departamento de Arquitetura e Urbanismo da Universidade Federal de Santa Catarina um programa na rea de conforto luminoso dos edif cios para a gera o das m scaras de sombra para uma determinada latitude Sunpath 1 0 programa desenvolvido pelo professor Maur cio Roriz da Universidade Federal de S o Carlos para a visualiza o do movimento relativo entre o Sol e a Terra 105 Photolux Software desenvolvido no Brasil pela HN Luz e Tecnologia S o Paulo Brasi
51. o ngulo de rota o e a altura da c mara Depois de definida a c mara a posi o do ponto de an lise ou do grid eles n o podem ser mais movidos por isso para modific los preciso apagar e posicionar um novo ponto 5 Publica o da IESNA contendo conceitos t cnicas aplica es procedimentos e ilustra es sobre ilumina o 222 6 Processando a simula o Executando a simula o os c lculos de ilumin ncia s o realizados ou uma texturiza o criada Para isso preciso inicialmente selecionar um ponto de refer ncia um grid ou uma c mera j especificados anteriormente dar um nome ao cen rio e selecionar as superf cies inclu das na an lise Ent o ser o especificados os dados de entrada e os par metros de controle do c lculo tais como a hora o dia a localiza o latitude e longitude e as condi es do c u claro parcialmente nublado nublado ou uniforme Para realizar a an lise da ilumina o natural necess rio que o modelo tenha janelas ou aberturas para o exterior 7 Obten o dos resultados Para um grid de refer ncia o resultado dado a partir de uma tabela de valores A simula o de c mera tem como resultado uma imagem texturizada que pode tamb m ser visualizada em falsa cor com contorno de isolux ou com a emula o da sensa o visual humana Tipos de arquivos utilizados a Arquivos nativos e Descri o da cena RAD arquivo que descr
52. por conforto ambiental o conjunto das quest es relativas ilumina o insola o ao desempenho t rmico ventila o natural e ac stica devendo ser consideradas na fase inicial da proposta arquitet nica j que nessa fase que s o decididos os par metros mais determinantes do projeto tais como implanta o e orienta o do edif cio posicionamento dimensionamento e caracter sticas das aberturas A abordagem do conforto visual segue o pressuposto de que a fun o fator determinante na ado o da proposta a ser desenvolvida e nas estrat gias de manejo da luz no espa o arquitet nico e tem como quest o fundamental a rela o existente entre os aspectos qualitativos e quantitativos da luz no ambiente projetado Os aspectos quantitativos se referem aos dados f sicos mensur veis tais como intensidade fluxo ilumin ncia ndice de reflex o entre outros Os aspectos qualitativos est o relacionados com a produ o de est mulos e sensa es que s o dif ceis de serem medidos j que s o aspectos subjetivos Aqui ser o definidas as etapas do projeto de ilumina o como conceitua o defini o c lculo e avalia o da proposta Na etapa de conceitua o defini o s o determinadas as caracter sticas do problema e as poss veis solu es Na etapa de c lculo s o definidos os par metros quantitativos atrav s do 45 c lculo da ilumina o do ambiente que possibilitam avalia
53. pr xima janela at a parede oposta 888 8888 8x CURVAS ISOLUX Figura 1 10 Representa o da ilumina o em um ambiente atrav s do Diagrama Isolux Dessa forma atrav s desses c lculos poss vel determinar o grau de luminosidade existente em um ambiente interno gerado a partir da ilumina o natural que deve ser utilizado para determinar de que forma a luz natural pode ser utilizada no projeto de ilumina o melhorando as condi es de conforto luminoso e a especifica o de sistemas de ilumina o que a utilizem durante o dia conservando energia 2 ABILUX 1992 13 29 1 3 Ilumina o artificial A ilumina o artificial aquela proveniente de fontes artificiais de ilumina o como as l mpadas que necessitam de energia el trica para produzirem luz O projeto de ilumina o artificial caracterizado pela especifica o de l mpadas e lumin rias adequadas para se atingir o n vel de distribui o luminosa no espa o que depender da atividade a ser desenvolvida do tamanho e das caracter sticas do espa o Um projeto de ilumina o artificial deve fazer uso dos recursos energ ticos dispon veis de forma eficiente com economia nos custos iniciais e de manuten o sem comprometer a qualidade no que se refere ao desempenho visual Isso pressup e o atendimento s necessidades humanas proporcionando ao usu rio conforto visual com rela o atividade a ser desenvolvida n
54. precis o fotom trica dos resultados a qualidade visual das imagens geradas e a facilidade de uso dos programas Em KHODULEV amp KOPYLOV 2002 os autores investigam a capacidade dos programas Lightscape Specter e Radiance de simular a ilumina o global adotando como crit rio de compara o a an lise das interfaces a descri o f sica correta de fontes luminosas e materiais o modelo de ilumina o global utilizado a acur cia da simula o e a capacidade do usu rio de monitorar e controlar a precis o da simula o Da mesma forma Ubbelohde 2002 avalia o uso dos programas Lumen Micro Superlite Radiance e Lightscape fazendo uma avalia o comparativa entre um edif cio existente e as simula es da ilumina o natural obtidas nos diversos programas estudados Em mbito nacional podemos destacar os estudos desenvolvidos nas Universidades por meio dos seus laborat rios de inform tica e conforto dos quais podemos destacar o LCAD Laborat rio de Computa o Gr fica Aplicada Arquitetura e ao Desenho da http www ufba br Icad Universidade Federal da Bahia que desenvolve a pesquisa Simula o Computacional em Arquitetura e Urbanismo integrando estudos sobre conforto ambiental estrutura e projeto arquitet nico e urbano o LABCON Laborat rio de Conforto Ambiental da Universidade Federal de Minas Gerais que realiza medi es in loco e ou simula o atrav s de modelos f sicos e
55. principais grandezas fotom tricas utilizadas para expressar essas medidas segundo o Sistema Internacional de Unidades s o e fluxo luminoso 4 quantidade de luz emitida por uma fonte luminosa sendo a sua unidade o l men 101 e ilumin ncia ou iluminamento E fluxo luminoso incidente numa superf cie por unidade de rea da superf cie No Sistema Internacional SI a unidade o lux e no Sistema Americano AS o footcandle e intensidade luminosa I o fluxo luminoso emitido por uma fonte numa dire o particular a candela cd sua unidade e e Jumin ncia L a luz refletida de uma superficie numa dire o particular cuja unidade candela por metro quadrado cd m 3 4 As ferramentas para simula o de ilumina o O estudo das ferramentas computacionais para simula o da ilumina o n o envolve somente a simula o da apar ncia do espa o ou seja as condi es qualitativas para a representa o precisa do projeto de ilumina o mas envolve tamb m as quest es quantitativas referentes aos n veis de ilumina o das superf cies para a determina o da melhor solu o de projeto Al m disso as ferramentas propiciam a visualiza o dos efeitos de l mpadas e lumin rias a distribui o luminosa a ilumina o natural e seu comportamento durante os per odos do dia e do ano e o estudo da influ ncia dos materiais nas condi es de ilumina o no espa o projet
56. projeto e seus atributos da ilumina o natural e artificial segundo os m todos tradicionais atrav s de tabelas e gr ficos para se comprovar a veracidade da simula o e suas caracter sticas quanto s quest es qualitativas e quantitativas do projeto de ilumina o Isso porque com a crescente preocupa o com a necessidade de conserva o de energia advinda da crise no setor energ tico primordial que os projetos de ilumina o venham a ser um instrumento de grande utilidade nesse processo objetivando a conten o e redu o da demanda energ tica no setor de edifica es O que por sua vez acarretar na melhoria da qualidade dos projetos e o conseqiiente desempenho das constru es integrando a arquitetura o conforto ambiental e a conserva o de energia Uso racional dos recursos energ ticos e introdu o de t cnicas que aumentem a efici ncia do uso da energia e elimine os desperd cios ABILUX 1992 Um outro ponto a ser destacado a possibilidade da aplica o da tecnologia de simula o no ensino das disciplinas de conforto ambiental principalmente no que se refere aos estudos de ilumina o natural e artificial j que tais ferramentas permitem a visualiza o dos efeitos da luz sobre o ambiente projetado e fornecem a quantidade de ilumina o do ambiente considerando as propriedades f sicas dos materiais l mpadas e lumin rias Essa aplica o pode ser feita mediante o desenvolviment
57. que define sua dire o considerada direcional pois os vetores n o se alteram significativamente de um ponto a outro na superf cie do objeto Redu o da intensidade luminosa com o aumento da dist ncia da fonte 76 O Sol por estar a uma dist ncia muito grande considerado como uma fonte distante podendo ser modelado dessa forma nos programas de simula o Consideram se os raios do Sol paralelos e uniformes controlados pela sua dire o que determinada pela altura dada pela hora do dia e pelo azimute dependente do dia do ano para uma mesma latitude fonte linear E uma fonte que tem uma dimens o linear onde a luz propagada segundo o eixo dessa dimens o Varia inversamente com a dist ncia e produz sombras ao longo de um eixo tal como uma l mpada fluorescente linear fonte rea extensa ou distribu da Possui uma superf cie emissora de luz e um sistema de coordenadas associado para especificar sua posi o no espa o e a dire o da ilumina o GOMES 1990 Uma lumin ria com um conjunto de l mpadas fluorescentes um exemplo desse tipo de fonte 3 2 2 Modelo de Reflex o Segundo Berg 2002a 6 um modelo de reflex o descreve a intera o da luz com uma superf cie em termos das propriedades da superf cie e da natureza da luz incidente Essas propriedades rugosidade transpar ncia e cor s o usadas para descrever a quantidade de luz que refletida absorv
58. que n o poderiam ser compreendidos de outra forma devido sua magnitude ou complexidade e aquisitiva pode se definir e ordenar a informa o e l gica explica como se produz um fen meno 54 e normativa compara alguns fen menos com outro mais familiar 38 a ss au r e cognoscitiva comunica o de id ias cient ficas e sistem tica proporcionar um marco onde se pode definir estudos parciais conhecendo sua intera o com o resto do sistema e e avaliativa proporciona um marco onde se pode simular os efeitos de diferentes decis es dentro de um sistema Diversos autores definem algumas classifica es para os modelo os quais podemos destacar 1 Echenique 1975 classifica os modelos da seguinte forma e segundo sua finalidade o modelo pode ser descritivo onde sua principal inten o explicativa objetivando compreender a realidade para estabelecer como se produz um fen meno e descrever rela es entre os fatores relevantes preditivo como sendo aquele que pretende prognosticar o futuro e se baseia no pressuposto de que o modelo capaz de representar a forma como a realidade est evoluindo explorativo onde sua principal inten o descobrir mediante especula o outras realidades que podem ser poss veis variando sistematicamente os par metros b sicos e de planejamento no qual sua principal inten o otimizar determinadas vari veis ou aspectos simuland
59. que possam existir O projeto de ilumina o visa definir as caracter sticas quantitativas e qualitativas da luz sobre determinado ambiente de modo a avaliar as condi es de luminosidade do local bem como obter os efeitos luminosos desejados de forma eficiente e eficaz para atingir as exig ncias do conforto visual efeitos cenogr ficos ou outros de natureza subjetiva 1 1 Ilumina o natural A luz natural a radia o luminosa proveniente do Sol que se estabelece sob duas formas a direta ou luz solar que decorre da incid ncia direta dos raios solares e a difusa ou luz do c u resultante da reflex o da luz solar pela ab bada celeste 15 O grau de incid ncia dos raios solares sobre a superf cie da Terra depende da posi o geogr fica em que se encontra latitude e longitude a esta o dia do ano e a hora do dia A posi o do Sol no c u pode ser descrita por seu ngulo de altura ngulo vertical sobre o plano do horizonte e o de azimute ngulo horizontal tomado a partir do Norte Para o estudo da ilumina o natural de interiores s o utilizados diversos m todos de c lculo gr ficos e anal ticos que permitem determinar o n vel de ilumin ncia do ambiente Segundo Moore 1985 198 dois m todos b sicos s o utilizados para calcular manualmente a ilumina o natural no interior de edifica es o m todo dos l mens adotado pelo North American Illumination Society baseado no c lculo da ilu
60. raios a serem calculados Tipos de Arquivos Utilizados No Lightscape s o empregados os seguintes tipos de arquivos a Arquivos de importa o DXF AutoCAD e facto standard DWG AutoCAD 3DS PRJ 3D Studio LWS Newtek Lightwave 3D b Arquivos nativos Animation File Arquivo de anima o Parameters File Arquivo de par metros Block Library File Arquivos de biblioteca de blocos Preparation File Arquivo de prepara o Layers State File Arquivo de layer Solution File Arquivo de solu o Material Library File Arquivo de biblioteca de materiais View File Arquivo de vistas Material Map File Arquivo de mapa de materiais c Arquivos de exporta o Panoramico Generic Image BMP TGA TIF RGB JPG PNG EPS RealSpace IVR IBM PanoramlX PAN VRML 2 0 background WRL LA DF BLK LP LAY LS ATR VW MM Para a importa o de arquivos do 3D Studio MAX e VIZ preciso utilizar o plug in MAX2LP 10 Virtual Reality Modeling Language linguagem de modelagem de realidade virtual 209 e VRML WRL d Arquivos de imagem texturizada e Tiff TIF e Targa TGA e Postscript EPS e Windows bitmap BMP e JPEG JPG e Portable Net Graphics PNG e SGI RGB RGB Modos de Saida e Sa da de imagens em 24 ou 48 bits por pixel independente da resolu o geom trica da mesma e Canal alpha de 8 bits para composi o de imagem e Field rendering para anima
61. s rie de caracter sticas do espa o modelado para descrever com exatid o a geometria do modelo A constru o do modelo geom trico do ambiente a primeira etapa para o desenvolvimento do processo de simula o e consequentemente para a gera o de imagens fotoreal sticas Entende se por modelamento geom trico o conjunto de t cnicas relacionadas defini o e modifica o dos modelos dos objetos da cena descrevendo os de forma abstrata segundo as leis matem ticas geom tricas ZUFFO 1992 31 A modelagem geom trica tridimensional pode ser representada atrav s das seguintes t cnicas 61 e Wireframe estrutura de arame t cnica mais simples para a representa o de modelos de objetos sendo estes descritos atrav s de primitivos geom tricos simples tais como retas pontos e arcos Nessa t cnica o objeto representado apenas pela sua aresta podendo ser exibido rapidamente nas diversas vistas ortogr ficas e isom tricas por m com uma visualiza o amb gua j que n o contendo superf cies todos os elementos s o vis veis independente da posi o em rela o ao observador n o permitindo a identifica o do objeto como um s lido objeto f sico e Por superf cies permite uma descri o visual e matem tica da forma da superf cie do objeto atrav s de elementos de superf cies tais como pol gonos planos superf cies anal ticas esferas cones cilindros ou qualquer super
62. ser considerados LAM 1986 Nos est gios iniciais do projeto a forma da edifica o determina o desempenho da ilumina o natural sobre os ambientes j que a orienta o do espa o favorece a maior ou menor entrada de luz solar durante as horas do dia e durante os dias do ano influenciando no desenho dos controles da luz solar e no ganho de calor devido ao movimento aparente do sol Ap s a etapa de conceitua o e j com a defini o do projeto arquitet nico pode se calcular os n veis de ilumin ncia natural para a alternativa escolhida e sua integra o com o projeto de ilumina o artificial Este melhor desenvolvido ap s a defini o das especifica es gerais do espa o tais como os materiais a serem aplicados nas paredes piso e teto e a atividade a ser executada em cada ambiente proposto 2 Elementos de controle da radia o solar usados para barrar ou redirecionar a luz solar direta e ou refletida tais como marquises beirais brises e lightshelves FREIRE 1997 42 43 46 E poss vel desenvolver projetos de ilumina o comprometidos com os aspectos conceituais e qualitativos gerando solu es adequadas s necessidades do conforto visual diminuindo os gastos com energia el trica e proporcionando ambientes agrad veis para a execu o das tarefas 1 6 A percep o e o projeto de ilumina o O objetivo do projeto de ilumina o conseguir que o ocupante do espa o consiga realizar a
63. vez pode ser controlada atrav s do uso de dispositivos de controle e sombreamento que al m de diminuir a luz solar direta e a lumin ncia da ab bada celeste favorece a depender do 20 material e cor utilizados o aumento da ilumina o difusa gerada pela reflex o da luz nas superf cies dos dispositivos Esses dispositivos s o utilizados para barrar ou redirecionar a luz direta ou refletida do Sol podendo ser horizontais ou verticais fixos ou regul veis tendo sua efici ncia dependente da dimens o utilizada do posicionamento em rela o s aberturas da orienta o do tipo de material aplicado superf cie e da inclina o Existem diversos tipos de dispositivos de controle dentre os quais podemos destacar as marquises os brises os lightshelves e as persianas Os dispositivos horizontais servem para redirecionar a luz para o teto e paredes na dire o desejada e para evitar o ofuscamento impedindo a visualiza o de reas excessivamente iluminadas Os dispositivos verticais s o menos eficientes visto que dependem do rumo do sol e bloqueiam a vis o podendo ser usados de forma integrada com os elementos horizontais para bloquear a luz O uso correto dos dispositivos de controle favorece uma melhor distribui o da ilumina o no interior do ambiente al m de permitir o aproveitamento da luz natural nos projetos arquitet nicos 1 2 C lculo da ilumina o natural As fontes de luz s o aquelas
64. vistas na realidade S o modelos que v m sendo utilizados a mais tempo onde podemos destacar os modelos de Bouknight Gouraud e Phong Modelo de Bouknight modelo introduzido por Bouknight tamb m chamado de Flat shading ou tonaliza o constante devido apar ncia facetada da imagem resultante Foi um dos primeiros modelos para ilumina o local de uma superficie e inclui apenas os termos da ilumina o ambiente e da reflex o difusa com uma nica fonte de luz posicionada no infinito e na dire o do observador de modo a evitar o surgimento de sombras A luz difusa baseada no modelo de reflex o lambertiana na qual o valor da intensidade igual em todas as dire es e a ilumina o ambiente uma fonte de luz difusa e n o direcional constante produto das m ltiplas reflex es da luz sobre as diversas superf cies do ambiente Esse modelo avalia a equa o de reflex o uma nica vez para cada face determinando a intensidade de um ponto considerada constante e que aplicada para todos os outros pontos da face Como conseqii ncia pode se ter uma percep o clara da diferen a de tonalidade nas arestas e n o produz as varia es de tonaliza o 54 idem 83 ao longo do pol gono o que pode resultar em um problema de descontinuidade de intensidade conhecido como efeito de mach band e Modelo de Gouraud tamb m conhecido como tonaliza o por interpola o de intensidades consiste em i
65. 0 170 00 13 33 5 60 00 53 00 11 67 6 62 00 67 73 9 24 7 145 00 196 00 35 17 ILUMINA O ARTIFICIAL a S 4 LUX METRO E LIGHTSCAPE E 3 PONTOS Figura 4 4 Valores medidos e valores obtidos na simula o A partir dos valores encontrados a an lise quantitativa conclui que as diferen as encontradas nos pontos 1 a 6 t m uma varia o aceit vel se considerarmos os recursos 123 do programa e a dificuldade em descrever as propriedades f sicas dos materiais de forma mais precisa gerando algumas distor es em rela o cor do material definida pelos sistemas de cores RGB ou HSV dif cil de ser especificada para os materiais do ambiente real e reflet ncia dos mesmos o que necessita de equipamentos espec ficos para sua defini o A avalia o da intensidade da ilumina o pode ser feita tamb m pela t cnica pseudo color dispon vel no programa que emula as curvas isolux atrav s de uma grada o de cores que vai do azul ao vermelho correspondendo respectivamente s reas de menor e maior ilumin ncia conforme pode ser visualizado na barra de intensidades da figura 4 5 A visualiza o mostrou que h uma grande concentra o de luz no teto pr ximo a sanca deixando muitos pontos do ambiente mal iluminados 1080 1200 Figura 4 5 Imagem do ambiente simulado em falsa cor A an lise qualitativa do ambiente foi feita a partir da compara o entre as imagens
66. 0 5 Laborat rios e f bricas especiais 1 m s 0 6 0 5 Fonte COLORPLAST Manual t cnico de ilumina o zenital Domus Colorplast S o Paulo s d p 13 234 Tabela 2 2 Fatores de deprecia o de servi o da lumin ria Tipo de lumin ria Condi o do ambiente Fator de deprecia o Aberta para ilumina o de Muito limpo 0 95 interiores Limpo 0 89 M dio 0 81 Sujo 0 72 Muito sujo 0 61 Fechada para ilumina o de Muito limpo 0 94 interiores Limpo 0 88 M dio 0 82 Sujo 0 77 Muito sujo 0 71 Fechada para ilumina o de 0 87 reas externa Fonte ABILUX Uso racional de energia el trica em edifica es ilumina o S o Paulo Abilux 1992 p 32 Tabela 3 1 Coeficiente de transmiss o m dia de vidros e pl sticos Material Coeficiente de transmiss o m dio t Vidro transparente Simples de 2 a 3 mm de espessura 0 85 x Triplo de 4 a 6 mm de espessura 0 86 a Aramado at 6 mm de espessura 0 80 E Vidro Transl cido S Impresso fantasia de 3 a 4 mm de espessura 0 80 0 85 Esmerilhado impresso grosso e industrial at 6 0 75 0 80 3 mm de espessura Vidro especial Colorido absorvedor de calor de 4 a 6 mm de 0 74 espessura Telhas onduladas para cobertura refor adas com fibra de a vidro Ss Medianamente difusoras 0 75 0 80 E Consideravelmente difusoras 0 66 0 75 Muito difusoras 0 55 0 70 L minas transl cidas opalinas de acr lico 0 55 0 78 Fonte MASCA
67. 2 99 Com esses valores foi possivel analisar os niveis encontrados para os mesmos pontos e comparar os resultados dos tr s programas entre si e em rela o ao c lculo tradicional Esses valores foram tamb m reunidos em gr ficos figuras 4 55 e 4 56 para melhor discuss o dos resultados encontrados ILUMINA O ARTIFICIAL 700 600 500 400 300 ILUMIN NCIA 4 LUMEN MICRO E LIGHTSCAPE A amp DESKTOP RADIANCE PONTOS Figura 4 55 Valores de iluminancia na simula o da luz artificial 158 ILUMINA O NATURAL 21 MAR O 9 HORAS 100000 O 10000 a e LUMEN MICRO E m LIGHTSCAPE 1000 a DESKTOP RADIANCE 100 PONTOS Figura 4 56 Valores de ilumin ncia na simula o da luz natural Como ferramenta de an lise quantitativa os programas permitem a obten o dos valores num ricos para pontos do ambiente mas os representam de forma variada O Lightscape permitiu obter valores de ilumin ncia em um grid de pontos definidos pela sua posi o de origem e espa amento para as superf cies selecionadas posicionado a altura do plano de trabalho figura 4 57 5166 70 o 69657 0 Figura 4 57 Vista em planta do modelo com indica o do grid de an lise 159 Para uma visualiza o da distribui o luminosa o programa forneceu tamb m a t cnica de falsa cor que descreveu a di
68. 56 5 416 63 6 414 55 144 ILUMINA O NATURAL SALA DE AULA 17 00 HORAS 6000 S 5000 e FACHADA 4000 FACHADA2 Q 3000 a FACHADA3 E 2000 se FACHADA4 5 1000 FACHADAS o 1 2 3 4 5 6 PONTOS Figura 4 35 Ilumina o natural s 17 00 horas Como se percebe s 17 00 horas as op es de fachada 3 e 5 geraram um baixo nivel de ilumin ncia nos pontos 5 e 6 necessitando o uso de uma ilumina o artificial complementar Para isso foi ligada apenas a primeira linha de lumin rias do projeto de ilumina o artificial de forma a simular seus efeitos e verificar o resultado do seu uso conjunto com a ilumina o natural que pode ser verificado atrav s da tabela 4 7 e da figura 4 36 Tabela 4 7 Comparativo entre a simula o da ilumina o natural s 17 00 horas e a solu o integrada no mesmo hor rio PONTOS FACHADA 3 FACHADA 3 FACHADA 5 FACHADA 5 LUX INTEGRADA LUX INTEGRADA LUX LUX l 1579 82 2 1203 51 3 1020 05 4 1019 82 5 1192 81 6 1192 12 145 ILUMINA O NATURAL SALA DE AULA 17 00 HORAS OP O INTEGRADA lt 2009 e FACHADA 3 1500 03 a m FACHADA3 INTEGRADA 1000 a a FACHADAS z oy gt FACHADAS INTEGRADA 1 2 3 4 5 6 PONTOS Figura 4 36 Simula o da ilumina o natural s 17 00 horas e a solu o integrada no
69. 6 4 27 4 28 4 29 4 30 4 31 4 32 4 33 4 34 4 35 4 36 Simula o da ilumina o natural s 9 00 horas atrav s do Lightscape Simula o da situa o existente Indica o das fontes de luz artificial e dos pontos de medi o Simula o da ilumina o artificial existente Simula o da ilumina o artificial proposta Simula o da ilumina o natural s 10 00 horas Simula o da ilumina o natural com uso de persianas Simula o da ilumina o natural com uso de persiana integrada ilumina o artificial Distribui o do iluminamento para o ambiente estudado Perspectiva do modelo geom trico do ambiente simulado Experimento D Indica o das fontes de luz artificial e dos pontos de medi o Dimens es e distribui o das aberturas propostas no experimento Simula o da ilumina o Fachada 01 s 9 00 horas Simula o da ilumina o Fachada 01 s 17 00 horas Simula o da ilumina o Fachada 02 s 9 00 horas Simula o da ilumina o Fachada 02 s 17 00 horas Simula o da ilumina o Fachada 03 s 9 00 horas Simula o da ilumina o Fachada 03 s 17 00 horas Simula o da ilumina o Fachada 04 s 9 00 horas Simula o da ilumina o Fachada 04 s 17 00 horas Simula o da ilumina o Fachada 05 s 9 00 horas Simula o da ilumina o Fachada 05 s 17 00 horas Ilumina o natural as 9 00 horas Ilumina o
70. 6 nos fornece a quantidade de aberturas necess rias para que os n veis de ilumina o requeridos pela tarefa a ser executada sejam atingidos Para o caso de um ambiente j constru do e com o sistema de ilumina o projetado poss vel verificar a quantidade de ilumina o existente com o uso do luximetro de forma a avaliar se o aclaramento requerido no plano de trabalho est de acordo com as especifica es fornecidas por norma a exemplo da NBR 5413 ver tabela 7 Anexo A que trata sobre as ilumin ncias de espa os internos Segundo Moore 1985 usualmente utilizada uma outra maneira de avaliar a ilumina o natural no interior de um ambiente chamado de Daylight Factor FD que considerado um melhor medidor de visibilidade do que o lux metro devido adaptabilidade do olho varia o nos n veis de ilumina o Neste trabalho ser adotado o termo Fator de Luz Natural FLN para indicar a percentagem da ilumina o natural total existente em um ambiente interno O Fator de Luz Natural indicado em valores percentuais e representa a rela o de propor o entre a quantidade de luz natural em um certo ponto P de um interior e a referente no espa o exterior desobstru do VIANNA 2001 109 demonstrando dessa forma que a quantidade de luz natural em um espa o interno alterada simultaneamente com a varia o da luminosidade do c u Esse fator n o considera somente a influ ncia do c u na qu
71. AL Os problemas enfrentados pela sociedade principalmente os relacionados ao espa o em que habita s o cada vez maiores e mais complexos exigindo o uso de t cnicas e procedimentos para auxiliar no seu entendimento e solu o Atrav s do uso da simula o computacional aplicada ao processo de projeto e an lise do espa o urbano e arquitet nico pode se ter subs dios para as decis es dos problemas espaciais E preciso que haja por parte do projetista um conjunto de recursos e um amplo conhecimento do problema a ser resolvido de forma a definir o melhor modelo para a simula o ou seja uma formula o capaz de representar e operar os Sistemas do Mundo Real SMR o qual deseja se estudar Para um melhor entendimento do assunto podemos definir sistema como uma cole o de itens entre os quais se possa encontrar ou definir alguma rela o que s o objeto de estudo ou interesse e modelo como sendo uma abstra o do sistema SOARES 1990 2 3 Neste trabalho ser o usados modelos matem ticos num ricos para representar os espa os arquitet nicos e os fen menos da ilumina o A constru o de um modelo deve considerar a finalidade e os elementos importantes para a resolu o do problema assim como a rela o entre esses elementos O objetivo de um modelo reproduzir o sistema e a partir da conhecer o comportamento e o desempenho desse sistema Partindo desse pressuposto os model
72. C B Fa a estudos solares com o Microstation CADesign S o Paulo Market Press n 40 p 66 67 ago 1998 ECHENIQUE M Modelos uma discusi n In MARTIN L MARCH L ECHENIQUE M La estrutura del espacio urbano Barcelona Editorial Gustavo Gili 1975 377 p ECO Umberto Como se faz uma tese S o Paulo Editora Perspectiva 1996 FERREIRA Maria Alice Grigas Varella Modelamento geom trico de s lidos principais conceitos e representa es s n t FOLEY James D et al Computer graphics principles and practice 2 ed in C USA Addison Wesley Publishing Company 1997a Introduction to computer graphics USA Addison Wesley Publishing Company 1997b FONSECA Geraldo Maciel da FERREIRA Maria Alice Grigas Varella Modelamento geom trico usando os operadores topol gicos de Euler S o Paulo EPUSP 1994 194 FONTOYNONT Marc edited Daylight performance of buildings London James and James Science Publishers Ltda 1999 304p FREIRE M rcia Rebou as A luz natural no ambiente constru do Salvador FAUFBA Depto IV LACAM 1997 54 p FREITAS Carla Rendering de objetos tridimensionais gera o de imagens com realismo Dispon vel na Internet http www inf ufrgs br carla inf01122 cg12 printout pdf Acesso em 30 10 02 GHISI Enedir Desenvolvimento de uma metodologia para retrofit em sistemas de ilumina o estudo de caso na Universidade Federal de Santa Catarina 1997 246 f Disserta
73. EIRA DE NORMAS T CNICAS Rio de Janeiro NBR 5382 Verifica o da Ilumin ncia de Interiores Rio de Janeiro 1985 6 p ASSOCIA O BRASILEIRA DE NORMAS T CNICAS Rio de Janeiro NBR 5481 Ilumina o Terminologia Rio de Janeiro 1982 AZEVEDO S rgio Lund Desmistificando os sistemas especialistas Pelotas Editora Universit ria UFPel 1999 107 p BANON Gerald Jean Francis Bases da computa o gr fica Rio de Janeiro Campus 1989 BERG Alexandre MATTOS Patr cia Noll de Notas de aula aula 07 Rendering Dispon vel na Internet http www ulbra tche br berg grafica aula07 Cgaula07 html Acesso em 04 11 02a 192 BERG Alexandre MATTOS Patr cia Noll de Notas de aula aula 08 Realismo Dispon vel na Internet http www ulbra tche br berg grafica aula08 CGaula08 html Acesso em 04 11 02b BEAUD Michel Arte da Tese como preparar e redigir uma tese de mestrado uma monografia ou qualquer outro trabalho universitario Trad Gloria de Carvalho Lins Rio de Janeiro Bertrand Brasil 1996 184 p BITTENCOURT Leonardo Salazar FERREIRA Dilson Batista Analisando o programa Lumen Micro v 7 1 como instrumento de ensino de conforto ambiental nos cursos de arquitetura e urbanismo In CONFERENCIA LATINO AMERICANA DE INFORMATICA NO ENSINO DE ARQUITETURA L 1998 Florianopolis Anais Florianopolis BITTENCOURT Leonardo Salazar Uso das cartas solares diretrizes para arquitetos Macei EDUFAL
74. IGRADI 2001 Concepci n Anais Concepci n Universidad del Bio Bio 2001 p 192 193 SILVA Adriane Borda da et al Representa o formaliza o e modelagem identificando paradigmas nas pr ticas did ticas em express o gr fica arquitet nica Bauru Revista Educa o Gr fica 2002 n 6 p 155 165 SILVA Elvan Uma introdu o ao projeto arquitet nico 2 ed Porto Alegre Editora da Universidade UFRGS 1998 125 p SILVA Francisco de A Gon alves da Conforto ambiental ilumina o de interiores Jo o Pessoa A Uni o 1992 96 p 198 SILVA Heitor da Costa Modelos forma e conforto na arquitetura In SIGRADI 2001 Concepci n Anais Concepci n Universidad del Bio Bio 2001 p 51 53 S NTESE de imagens real sticas Dispon vel na Internet http www inf pucrs cg Aulas Ilumina o Ilumina html Acesso em 04 11 02 SOARES Luiz Fernando Gomes Modelagem e simula o discreta de sistema S o Paulo IME USP 1990 250 p SOARES Renata Maria Apresenta es real sticas ajudam a vender projetos CADesign S o Paulo Market Press 2000 n 59 Mensal ISSN 1413 2672 p 18 22 STRACHAN Paul The use of simulation modelling in low energy design in Europe Semin rio NUTAU 1996 Anais S o Paulo N cleo de Pesquisa em Tecnologia da Arquitetura e Urbanismo 1996 STROHER Eneida Ripoll org O tipo na arquitetura da teoria ao projeto S o Leopoldo Editora Unisinos 2001 208 p SZOK
75. In addition it was verified the consequences of materials specification and it was evaluated the integrated use of daylighting and artificial lighting of internal spaces The simulation tools are important elements in the evaluation of lighting design as they allow the test of alternatives at low costs and enable the visualization of such design alternatives at internal spaces As a result it was presented a set of procedures to be used during lighting design and also within disciplines such as environmental comfort Consequently this study is expected to help designers in the development of more efficient solutions concerned with lighting design and energy conservation In addition the study of computer simulation tools improves the practical design of architects helping them to solve problems to generate and to validate alternatives choosing those that are based on extensive and comparative data KEY WORDS computer simulation lighting design simulation tools vii SUM RIO Lista de figuras Lista de tabelas Lista de siglas e abreviaturas Introdu o Justificativa Objetivo Estrutura do trabalho Cap tulo 1 A Ilumina o no Projeto de Arquitetura 1 1 Ilumina o natural 1 2 C lculo da ilumina o natural 1 3 Ilumina o artificial 1 3 1 L mpadas 1 3 2 Lumin rias 1 4 M todos de c lculo de ilumina o artificial 1 5 O processo de projeto de arquitetura e de ilumina o 1 5 10 processo de projeto 1 5 20
76. O Lightscape possui ferramentas de uso f cil para a defini o de trajet rias de c meras para anima es de forma a poder aumentar a qualidade final dos filmes e v deos Pode se definir um caminho na qual a c mera se movimenta e para onde ela direcionada 8 Estudo para fontes de luz alternativas Pode se experimentar a varia o quantitativa e qualitativa das fontes luminosas at se obter o ambiente pretendido Para isso basta modificar as propriedades da fonte e continuar o processamento da radiosidade 9 Adicionar luz solar A configura o da luz solar do Lightscape permite visualizar a luz solar passando atrav s de uma janela gerando deste modo as verdadeiras ambi ncias em qualquer localiza o geogr fica numa determinada data a uma dada hora e com determinadas condi es atmosf ricas 10 Edi o ou reatribui o de materiais Com o Lightscape pode se alterar as caracter sticas dos materiais sem ter de reiniciar o processo de radiosidade testando varia es de cor e materiais em tempo real 98 Transformar um objeto composto tal como o bloco em seus objetos componentes 208 11 Texturiza o A gera o de imagens feita atrav s da determina o do nome e formato de sa da da imagem sua resolu o o n vel de antialiasing e a configura o do tra ado de raios atrav s da determina o do tra ado para a ilumina o direta e para a gera o de sombras e do n mero de
77. OLAY Steven V PEDRINI Aldomar Simulation programs horses for courses 2000 In 3 INTERNATIONAL CONFERENCE TIA 2000 Proceedings Oxford 2000 THE global illumination solution chapter 2 Dispon vel na Internet http www maxshade com lummanual ch2_solution html Acesso em 29 10 02 THEMOTHEO M S D X O direito ao Sol uma an lise do sombreamento de faixas de praia atrav s do uso de simula o por computador 2002 177 f Disserta o Mestrado Universidade Federal da Bahia Salvador UBBELOHDE M Susan Comparative evaluation of four daylighting software programs University of California Berkeley Dispon vel na Internet http www coolshadow com downloads ACEEdaylighting pdf Acesso em 04 07 02 VIANNA Nelson Solano amp GON ALVES Joana Carla Soares Ilumina o e arquitetura S o Paulo Virtus s c ltda 2001 378 p WARD Gregory J Tools for lighting design and analysis Dispon vel na internet http radsite lbl gov radiance refer sg96crs pdf Acesso em 18 09 2002 WHITTED Turner An improved illumination model for shades display Communications of the ACM New York v 23 n 6 June 1980 ZUFFO Marcelo Kn rich et al Tutorial introdu o a computa o gr fica In SEMIN RIO INTERNACIONAL ARQUITETURA E URBANISMO Anais S o Paulo Faculdade de Arquitetura e Urbanismo USP 1992 p 31 42 199 FONTES NA INTERNET Sites relativos s ferramentas de simula o http radsi
78. R L Ilumina o natural dos edif cios Porto Alegre PROPAR UFRGS 1980 p 67 235 Tabela 3 2 Coeficientes de transmiss o para domos t Descri o Coeficiente t Vidro plano liso 0 80 a 0 90 Acr lico transparente claro 0 80 a 0 92 Acr lico transl cido branco 0 20 a 0 60 Fonte COLORPLAST Manual t cnico de ilumina o zenital Domus Colorplast S o Paulo s d p 13 Tabela 4 Coeficiente de parede Coeficiente de parede Espessura da parede Coeficiente de parede p 25 cm 0 90 15 cm 0 95 Fonte COLORPLAST Manual t cnico de ilumina o zenital Domus Colorplast S o Paulo s d p 28 Tabela 5 Radia o luminosa obstru da por diferentes tipos de fatores de sombra FS Tipo de fator de sombra Radia o luminosa obstru da FS Persiana de cor clara 0 60 Persiana de cor escura 0 80 Cortina de tecido de trama aberta cor clara 0 30 cor escura 0 50 Cortina de trama fechada cor clara 0 70 cor escura 0 85 Persiana de enrolar fechada deixando 5 de abertura cor clara 0 80 cor escura 0 90 Toldo cor clara 0 60 cor escura 0 80 Brises horizontais orienta o N S cor clara 0 50 cor m dia 0 60 Brises verticais orienta o E O cor clara 0 40 cor m dia 0 50 Latitude 30 S Fonte MASCAR L Ilumina o natural dos edif cios Porto Alegre PROPAR UFRGS 1980 Apud ABILUX Uso racional de energia el trica em edifica es ilu
79. RABY S E The design of production system Nova Iorque Reinhold Publishing Corporation 1966 In MORAIS Jo o Sousa Metodologia de projecto em Arquitectura organiza o espacial na Costa Vicentina Lisboa Editorial Estampa 1995 1 ed ae BRUSCHI La teoria dei modelli nelle scienze sociali Bolonha Il Mulino 1971 p 35 54 MORAIS Jo o Sousa Metodologia de projecto em Arquitectura organiza o espacial na Costa Vicentina Lisboa Editorial Estampa 1995 1 ed 57 Para abordar o conceito de modelo na Arquitectura necess rio entender o seu significado temporal as perman ncias f sicas e as regras que regulam a conceptualiza o e prolifera o deste tendo como palco preferencial a cidade as rela es que se estabelecem no seu quadro topol gico edificat rio habitacional enquanto fun o por excel ncia da cidade apresenta um car ter repetitivo afecto aos diferentes tempos de constru o da urbe MORAIS 1995 155 O modelo deve ser de f cil compreens o contudo mantendo uma complexidade tal que reflita realisticamente as caracter sticas importantes do Sistema do Mundo Real sendo constru do de forma reducionista pois contendo todas as caracter sticas do objeto concreto o pr prio objeto Os modelos t m o objetivo principal de representar objetos sistemas fen menos ou conceitos de forma a compreende los melhor sendo poss vel simular opera es e manipular suas caracter sticas para propor a
80. RICANO DE CONFORTO NO AMBIENTE CONSTRU DO Fortaleza 1999 CD ROM 193 CLARO Anderson Modelo vetorial esf rico para radiosidade aplicado ilumina o natural 1998 173 f Tese Doutorado Universidade Federal de Santa Catarina Florian polis COLORPLAST Manual t cnico de ilumina o zenital Domus Colorplast S o Paulo s d CORES e sistemas de cores Dispon vel na Internet http gbdi icmc sc usp br documentacao apostilas cg ap11 html Acesso em 13 08 01 CREDER Helio Instala es el tricas 4 ed Rio de Janeiro Editora S A 1976 273 p CUNHA Eduardo Grala da Computa o gr fica auxilia no conforto ambiental CADesign S o Paulo Market Press n 62 p 32 34 2000 Mensal ISSN 1413 2672 CURTIS Samuel Lighting quality amp computer graphics Thesis Bachelor of Building Science Honours Victoria University of Wellington november 1999 Dispon vel na Internet http www arch vuw ac nz papers bbsc389 2001 references htm Acesso em 25 03 2003 DELBENE Claudio A Evans John Martin Simulaci n virtual de la trayetoria solar em proyectos por computadora metodologia de trabajo In IV ENCONTRO NACIONAL DE CONFORTO DO AMBIENTE CONSTRU DO 1997 Salvador Anais Salvador 1997 p 216 220 DICION RIO Michaelis Dic Michaelis UOL CD Rom 2001 DUARTE Rog rio C B Aprenda a iluminar ambientes fechados CADesign S o Paulo Market Press n 46 p 14 15 fev 1999 DUARTE Rog rio
81. Results exibe resultados num ricos de um tipo de c lculo especificado para um determinado grid Pode ser visualizado como uma tabela de valores num ricos ou na forma de um gr fico representando as curvas isolux e Rendering gera imagens texturizadas em escala de cinza ou coloridas 107 Todas os modos de sa da podem ser impressos e para aqueles baseados em texto podem ser exportados individualmente em formato HTML 216 ROTEIRO DE AN LISE Nome do programa Desktop Radiance Vers o estudada 1 02 Descri o E uma ferramenta usada para estudos de sistemas de ilumina o natural e artificial existentes ou projetados Permite a obten o dos n veis de ilumina o do ambiente em estudo assim como a visualiza o dos efeitos do projeto de ilumina o aumentando sua efici ncia quantitativa e qualitativa Aplica es usado para modelar sistemas de ilumina o natural e artificial simples ou complexos sendo sua principal finalidade a an lise luminosa Com o Desktop Radiance pode se calcular a ilumin ncia atrav s de um grid de pontos ou gerar uma imagem texturizada do espa o Caracter sticas operacionais um programa do tipo dependente trabalha como um m dulo plug in dentro do AutoCAD rl4 ou AutoCAD 2000 usando menus pull down que opera em ambiente operacional Windows Hist rico O sofiware Desktop Radiance 1 02 um aplicativo desenvolvido a partir da ferramenta Radiance Sy
82. UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA PROGRAMA DE P S GRADUA O EM ARQUITETURA E URBANISMO MESTRADO EM ARQUITETURA E URBANISMO USO DA SIMULA O COMPUTACIONAL EM PROJETOS DE ILUMINA O INTERNA Thais Borges Sanches Lima Salvador Ba Agosto 2003 Universidade Federal da Bahia Faculdade de Arquitetura Programa de P s Gradua o em Arquitetura e Urbanismo USO DA SIMULA O COMPUTACIONAL EM PROJETOS DE ILUMINA O INTERNA Thais Borges Sanches Lima Orientador Prof Dr Arivaldo Le o de Amorim Disserta o apresentada ao Programa de P s Gradua o em Arquitetura e Urbanismo da Faculdade de Arquitetura da Universidade Federal da Bahia como parte dos requisitos para a obten o do t tulo de Mestre em Arquitetura e Urbanismo Salvador 04 de agosto de 2003 FOLHA DE APROVA O Candidata THAIS BORGES SANCHES LIMA Disserta o defendida e aprovada em 18 de agosto de 2003 Prof Dr ARIVALDO LE O DE AMORIM orientador Faculdade de Arquitetura Universidade Federal da Bahia Dra ROS NGELA MARIA SOUZA TEN RIO Pesquisador Associado Programa de P s Gradua o em Arquitetura e Urbanismo Universidade Federal da Bahia Prof Dr HEITOR DA COSTA SILVA Pesquisador Programa de Pesquisa e P s Gradua o em Arquitetura da Universidade Federal do Rio Grande do Sul ill 9 N o h obst culo intranspon vel n o h vit ria sem luta n o h limite para quem tem a capacid
83. a o processos utilizados para simular o aspecto a opera o e o desempenho de um fen meno objeto ou situa o utilizando uma sequ ncia de regras baseadas em c lculos num ricos para a solu o de problemas Aliasing artefato visual que produz um efeito serrilhado no contorno das superf cies e sombras devido baixa taxa de amostragem Atenua o perda de intensidade do raio luminoso a medida que a dist ncia da fonte ao alvo aumenta Biblioteca conjunto de elementos com seus atributos previamente definidos tais como m veis carros vegeta o materiais e fontes luminosas que podem ser inseridos no modelo geom trico Bloco agrupamento de objetos em um nico que definido com um nome e um ponto de inser o Brightness brilho usado para denotar a intensidade percebida de um objeto que emite luz Bump Mapping algoritmo para a emula o de textura rugosa em uma superficie lisa que consiste na pertuba o de acordo com uma mapa de textura da dire o da normal a superf cie numa dada posi o As condi es de ilumina o neste ponto s o alteradas produzindo com isso a apar ncia de rugosidade Cena visualiza o do cen rio a partir de um ponto de vista determinado Cen rio conjunto de objetos e fontes luminosas que comp em o modelo tridimensional Curva de isolux linha tra ada sobre um plano ligando os pontos de mesma intensidade de iluminamento Cur
84. a o tridimensional de cor que constitui o universo das cores sendo cada uma delas especificada por um ponto atrav s de suas coordenadas no sistema de coordenadas tridimensionais deste espa o O objetivo desse modelo permitir uma especifica o das cores dentro de qualquer gamut de cor ou espa o de cor Este espa o considerado como o universo de cores que podem ser reproduzidas por um sistema sendo a representa o visual do modelo de cor Esses sistemas podem ser definidos como GOMES 1990 105 107 e sistema padr o Criado para estabelecer sistemas universais de cor de maneira a especificar as cores de uma forma independente do dispositivo utilizado ou das peculiaridades de determinadas aplica es Esse sistema definido pelo CIE Os tr s modelos de cor orientados para hardware s o CIE RGB definido em 1931 define um espa o de representa o tricrom tico baseado na teoria dos tr s est mulos que toma como base de cores prim rias tr s cores nas faixas de baixa m dia e alta frequ ncia respectivamente o vermelho R red o verde G green e o azul B blue que s o adicionadas para produzir outras cores Baseia se no sistema de coordenadas cartesianas e cada cor pode ser representada atrav s das tr s cores figura 3 13 Esse modelo usado em monitores de tubo de raios cat dicos CRT CIE XYZ sistema aditivo que descreve as cores atrav s de tr s cores prim rias imagin rias chamadas X
85. a 1 nos programas Lumen Micro Lightscape e Desktop Radiance respectivamente N veis de ilumin ncia do ponto 1 para os tr s programas analisados Perspectiva do modelo geom trico do ambiente simulado Experimento H Imagem gerada no Lightscape Imagem gerada no Lumen Micro Imagem gerada no Desktop Radiance Indica o dos pontos para determina o do n vel de ilumin ncia natural Ilumina o natural nos tr s programas analisados Perspectiva do modelo geom trico do ambiente simulado Experimento I Indica o dos pontos de medi o e posicionamento das fontes luminosas Imagens da ilumina o artificial nos programas Lightscape Lumen Micro e Desktop Radiance respectivamente Alternativa 1 Imagens da ilumina o artificial nos programas Lightscape Lumen Micro e Desktop Radiance respectivamente Alternativa 2 Imagens da ilumina o artificial nos programas Lightscape Lumen Micro e Desktop Radiance respectivamente Alternativa 3 xiv 4 85 4 86 4 87 4 88 4 89 4 90 Imagens da ilumina o artificial nos programas Lightscape Desktop Radiance respectivamente Alternativa 4 Lumen Micro e Imagens da ilumina o artificial nos programas Lightscape Lumen Micro e Desktop Radiance respectivamente Alternativa 5 Imagens da ilumina o artificial nos programas Lightscape Lumen Micro e Desktop Radiance respectivamente Alternativa 6 Foto do ambiente e simula es nos progra
86. a Terra sobre um plano tangente a partir de um ponto de vista situado na posi o oposta ao ponto de tang ncia A escala aumenta substancialmente a medida que existe afastamento do ponto de tang ncia Hor rios em que h incid ncia dos raios solares na fachada analisada 16 Figura 1 1 Diagrama do Percurso Aparente do Sol para Salvador Latitude 13 Sul Figura 1 2 M scara de Sombra onde P o ponto onde est situado o observador 1 Diagrama gerado atrav s do programa Luz do Sol Fonte COLORPLAST s d 12 17 o HHT NOS HEN ZL CI NY 14 A AN TUAS ann HHA 1 N RA N HETI Figura 1 3 Transferidor auxiliar utilizado para a confec o da M scara de Sombra A superposi o desses diagramas figura 1 4 possibilita a verifica o das horas do dia e pocas do ano em que ocorrer a incid ncia do sol na rea analisada o que auxilia na defini o da melhor orienta o para as aberturas e da necessidade do uso de dispositivos para diminuir a incid ncia solar nos periodos mais cr ticos de insola o Figura 1 4 Superposi o da m scara de sombra sobre o diagrama solar BITTENCOURT 1990 90 10 SILVA 1992 66 18 A luz do c u por sua vez uma luz uniformemente distribu da quanto a orienta o e a intensidade que produz uma ilumina o suave n o direcional dependente das condi es do c u padronizados em tr s tipos distint
87. a a parcela da radia o vis vel obstru da pelo formato altura rea da base e cor do po o O coeficiente de parede p o valor percentual que indica a parcela da radia o vis vel obstru da pela espessura da parede ver tabela 4 anexo A O coeficiente de caixilho Ke a rela o entre a rea envidra ada e a rea do v o sendo utilizado para corrigir o valor da rea da janela que normalmente calculada como sendo a rea do v o e n o do envidra ado O coeficiente de utiliza o Ku a rela o do fluxo luminoso que atinge o plano de trabalho e o total que penetra no ambiente sendo definido em tabela ver tabelas 6 1 6 2 e 6 3 anexo A dependendo do coeficiente de reflex o das paredes e do teto ver tabelas 8 1 8 2 e 8 3 anexo A do indice do local e do sistema de ilumina o utilizado O indice do local Il um valor percentual que representa a geometria do recinto calculado pela equa o 1 5 o CxL 1 5 C L xh onde Il indice do local C comprimento do local em m L largura do local em m e h distancia do plano trabalho ao teto em m 15 A 4 a E 7 m Neste caso o local considerado como o ambiente espa o interno e n o est associado no o de posi o 24 Assim o n mero de superf cies iluminantes pode ser calculado por _ Sa 1 6 S N onde S rea de uma superficie iluminante em m O c lculo 1
88. a n o poss vel ao menos com os recursos utilizados avaliar as condi es em rela o s sensa es causadas pela ocupa o efetiva do espa o e os efeitos da ilumina o sobre o conforto dos ocupantes Flynn 1973 destaca tr s fatores para se chegar qualidade da ilumina o perceptual clarity evaluative impressions e spaciousness Esses fatores s o definidos pelas impress es que todos temos ao visualizar um espa o mas que nem sempre podem ser retratadas quando visualizando fotos ou imagens do mesmo espa o Isso ocorre devido s grandes diferen as existentes entre o sistema visual humano e os equipamentos utilizados para produzir as representa es do espa o seja atrav s de uma m quina fotogr fica ou de um programa de simula o A qualidade da imagem gerada n o depende somente da correta descri o dos materiais fontes luminosas e da geometria do ambiente mas tamb m do tipo de algoritmo 2 Flynn J E Spencer T Martyniuk O Hendrick C Interim study of the procedures investigating the effect of light on impression and behaviour Journal of the Illuminating Engineering Society 3 2 p 87 94 1973 In CURTIS 1999 6 178 utilizado para sintetizar as imagens e o entendimento de como ele retrata a intera o da luz com as superf cies dos objetos As imagens simuladas e as fotos tomadas mostram diferen as o que j era esperado devido s caracter sticas dos programas com rela o aos al
89. a quantidade de branco mais saturada a cor est Esses par metros s o definidos do ponto de vista de uma an lise perceptual tendo 3 63 outras denomina es quando analisadas do ponto de vista da Colorimetria Colorimetria Termo Perceptivo Comprimento de onda dominante Matiz tonalidade hue Pureza Satura o Lumin ncia Lightness objetos refletores Brightness objetos luminosos Tabela 3 1 Comparativo entre termos da Colorimetria e termos perceptivos Do ponto de vista perceptual o olho humano segundo sistema Young Helmholtz Tristimulos Color Theory percebe as cores atrav s do est mulo de mol culas fotossens veis localizadas nos cones na parte central do olho que interpretam o n vel de radia o atrav s da mistura de 3 cores com pico de sensibilidade para comprimentos de onda por volta de 630 nm vermelho 530 nm verde e 450 nm azul GOMES 1994 HEARN 1997 Em 1931 a Comission Internationale de L Eclairage CIE adotou esse sistema para definir um modelo de cor padr o chamado de modelo CIE RGB muito usado em s ntese de imagem para a atribui o de cores s superf cies Campo da F sica que estuda a cor usando como base o processo de forma o aditivo 96 A computa o gr fica destaca alguns sistemas importantes de cor que s o usados para definir cores baseadas nos modelos de cor O modelo de cor uma especifica o do conjunto vis vel de cores no esp
90. a radiante numa forma diferente de energia normalmente calor por intera o com a mat ria 35 As lumin rias podem ser classificadas segundo o tipo de distribui o luminosa que possibilitam da seguinte maneira figura 1 16 ilumina o direta dirige de 90 a 100 do fluxo para baixo ilumina o semi direta dirige a maior parte do fluxo luminoso para baixo 60 a 90 ilumina o geral difusa distribui eqiiitativamente o fluxo luminoso para baixo e para cima 40 a 60 ilumina o semi indireta direciona a maior parte do fluxo luminoso para cima 60 a 90 e ilumina o indireta direciona de 90 a 100 do fluxo luminoso para cima 36 LUMIN RIA cr FLUXO 4 ILUMINA O DIRETA LUMIN RIA CE FLUXO 4 117 ILUMINA O gt SEMI DIRETA SP A e na v S LUMIN RIA C F FLUXO 4 ILUMINA O DIFUSA LUMIN RIA cr FLUXO lA ILUMINA O SEMI INDIRETA LUMIN RIA CF FLUXO ILUMINACAO INDIRETA Figura 1 16 Tipos de lumin rias segundo a radia o do fluxo luminoso SILVA 1992 27 29 37 1 4 M todos de c lculo de ilumina o artificial Dentre os m todos de c lculo para ilumina o artificial os mais utilizados s o o M todo do L mens baseado na determina o do fluxo luminoso m dio para uma rea definida e o M todo do Ponto por Ponto baseado na determina o da quantidade de luz que
91. a simula o e simula o computacional definindo caracterizando descrevendo sua aplica o em Arquitetura e 11 Urbanismo suas vantagens e desvantagens assim como sua utiliza o em projetos de ilumina o O cap tulo III Ferramentas para Simula o da Ilumina o descreve as caracter sticas das ferramentas utilizadas na simula o as tecnologias aplicadas assim como os recursos dispon veis nos programas espec ficos para simula o da ilumina o O cap tulo IV Experimenta o an lise e discuss o descreve os experimentos realizados e os resultados obtidos nas simula es fazendo se uma an lise e discuss o dos resultados de forma a verificar a validade das ferramentas analisar os programas e fazer um estudo comparativo entre as mesmas al m de permitir o desenvolvimento dos procedimentos de trabalho para o uso da simula o visual no processo projetual As Considera es Finais apresentam as conclus es da pesquisa recomenda es sobre o processo de projeto com o uso da simula o e procedimentos para a aplica o das ferramentas assim como a indica o para a continuidade do trabalho 12 A ILUMINA O NO PROJETO DE ARQUITETURA Cerca de 80 das impress es sensoriais humanas s o de natureza optica isto comprova a import ncia da luz natural ou artificial como ve culo de informa o para desenvolver qualquer atividade RE 1978b 6 13 1 0 A ILUMINA
92. a utilizado horizontal e shed influenciou no iluminamento do ambiente sendo que o shed alternativa 8 proporcionou uma redu o maior na distribui o de ilumina o devido diminui o da rea iluminante e inclina o da superficie refletora ABERTURA ZENITAL 5000 4000 3000 ILUMIN NCIA LUX 2000 1000 PONTOS Figura 4 51 Alternativas com abertura zenital 154 No que pese diferencia o do n vel de distribui o luminosa dos tr s sistemas de ilumina o natural figura 4 52 a ilumina o zenital alternativa 5 se mostrou mais efetiva que a ilumina o lateral alternativa 1 e o sistema combinado alternativa 9 gerou acr scimo no n vel de distribui o luminosa principalmente nos pontos pr ximos parede oposta janela contribuindo para uniformizar a luminosidade do ambiente ABERTURAS LATERAL ZENITAL E COMBINADA 5 ALT 1 A ALT 5 SS ALT 9 ILUMIN NCIA LUX PONTOS Figura 4 52 Abertura lateral zenital e combinada E importante salientar que os pontos do gr fico que tiveram ilumin ncia alta devido incid ncia direta dos raios solares n o foram representados de modo a permitir uma escala que destacassem as varia es ocorridas nos demais pontos F Simula o da ilumina o natural e artificial nos 3 programas avaliados Para comparar os tr s programas estudados foi simulada a ilum
93. aboratory O Lightscape um aplicativo para o estudo de ilumina o e texturiza o que simula as propriedades das fontes luminosas e dos materiais real ando efeitos luminosos dificilmente obtidos em programas convencionais de rendering gerando imagens fotoreal sticas Possui uma interface de r pido aprendizado com comandos de f cil assimila o por m n o uma ferramenta para modelagem tridimensional Por isso o modelo deve ser constru do em outro programa e importado para o Lightscape Ap s a importa o do modelo deve se estabelecer a orienta o das superf cies que devem estar posicionadas de forma que sua normal esteja voltada para o local onde a simula o ser realizada interior ou exterior Esse trabalho dif cil nos modelos de maior complexidade O programa possui uma biblioteca de materiais dispostos em 16 padr es especificados atrav s de propriedades f sicas transpar ncia reflet ncia brilho e ndice de refra o E poss vel criar outras configura es a partir dos padr es existentes com texturas aplicadas e cores definidas a partir dos modelos de cor RGB ou HSV As fontes luminosas artificiais s o definidas a partir da biblioteca de lumin rias existente onde a fotometria real pode ser aplicada atrav s do padr o de dados fotom tricos IES dispon veis ou importados de outras bibliotecas As fontes de luz 109 natural s o o Sol e o c u modelados respectivamente como uma f
94. acional auxiliam o projetista na compreens o da forma e do comportamento do objeto projetado sendo a base para a utiliza o da simula o computacional mas tamb m possuindo limita es que ir o influenciar nos resultados obtidos 60 Ser o utilizados os seguintes tipos de modelos classificados segundo sua aplica o no processo de simula o e a representa o do espa o arquitet nico ser feita atrav s do emprego de modelos geom tricos tridimensionais que s o modelos matem ticos num ricos representados atrav s de algoritmos e estrutura de dados capazes de responder s solicita es requeridas no processo Tem como dom nio o universo da Matem tica Ser utilizado como dado de entrada para o processo de simula o e e a representa o do fen meno da luz ser feita atrav s dos modelos de ilumina o que s o modelos matem ticos num ricos representados por algoritmos embutidos nos simuladores com a fun o de processar os dados de entrada para a simula o Tem como dom nio o universo da F sica O modelo geom trico tridimensional constru do segundo as t cnicas da modelagem geom trica descritas a seguir e o modelo de ilumina o neste trabalho os algoritmos implementados para o c lculo de ilumina o ser o descritos no cap tulo III 3 2 1 A modelagem geom trica tridimensional A forma uma informa o importante em se tratando da visualiza o e requer a defini o de uma
95. ada em l mens O fator de utiliza o n um fator relacionado com a cor das paredes fator de reflex o p e com o indice do local Il dependente das dimens es do ambiente a ser iluminado Normalmente apresentado em forma de tabela onde est o relacionados os diversos ndices do local e os fatores de reflex o do teto paredes e piso A curva de distribui o da intensidade luminosa ou curva fotom trica figura 1 15 um diagrama polar que representa a distribui o luminosa de uma lumin ria ou l mpada segundo um plano passando pelo centro da fonte em fun o da dire o apresentando as respectivas intensidades luminosas proporcionadas pela lumin ria ou l mpada Figura 1 15 Curva de distribui o da intensidade luminosa horizontal e vertical 27 MOREIRA 1982 13 34 Al m desses fatores definidos pelo fabricante da lumin ria existe outro fator n o controlado pelo mesmo e que deve ser considerado na avalia o do rendimento do sistema de ilumina o o que chamamos de fator de deprecia o d definido como a perda de rendimento causado pela sujeira depositada nas superf cies da lumin ria A escolha do tipo de lumin ria depende da atividade a iluminar da distribui o das intensidades luminosas e dos materiais empregados Estes influenciam no tipo de efeito gerado pela lumin ria que por sua vez depende da forma como a luz interage com as superf cies dos objetos defini
96. ada sistema de ilumina o requer um tratamento espec fico sendo que algumas vari veis devem ser consideradas no momento da escolha pela sua utiliza o no projeto de ilumina o natural e as caracter sticas do edif cio a forma e a disposi o dos ambientes e otipo de tarefa a ser realizada e a orienta o dispon vel para as aberturas e otipo de abertura adequada finalidade do ambiente e e as superf cies e elementos que possam interferir na ilumina o gerando sombras ou contribuindo para a ilumina o por meio de reflex o Dessa forma a ilumina o lateral adequada para reas pr ximas s janelas j que conforme a dist ncia em rela o a elas aumenta o n vel de ilumina o vai diminuindo rapidamente em dire o ao interior do ambiente e a ilumina o zenital adequada para locais profundos e grandes espa os cont nuos oferecendo maior uniformidade tendo a desvantagem do alto custo de implanta o e as dificuldades de limpeza manuten o e implanta o em constru es de mais de um pavimento A falta de limpeza das superf cies transparentes e transl cidas diminui seu rendimento luminoso ocasionando perdas na distribui o luminosa do ambiente Em geral a quantidade de ilumina o proporcionada por esses sistemas no interior do ambiente depende da forma do tamanho e da orienta o das aberturas influenciando principalmente na quantidade de luz solar direta Essa incid ncia por sua
97. adas em computador que em muitas vezes a maneira mais f cil menos dispendiosa e mais eficaz de visualizar preliminarmente resultados de projeto ao contr rio de modelos constru dos e prot tipos al m de permitir a considera o de alternativas adicionais de projeto a partir da intera o do projetista com a imagem exibida FOLEY 1997 O estudo de um sistema pode ser dado sob duas diferentes formas de abordagem Uma se refere interfer ncia direta no sistema f sico existente promovendo altera es para melhorar a performance do mesmo o que envolve altos custos operacionais e perturba es no sistema Outra se refere utiliza o de modelos que representem convenientemente o sistema constru do de forma a verificar seu comportamento perante as modifica es das vari veis em estudo sendo a melhor maneira de testar novas alternativas de resolu o para o problema LAW 2000 4 6 Segundo Soares 1990 84 86 o processo de simula o segue os seguintes est gios de desenvolvimento e formula o do problema defini o do problema a resolver e dos objetivos a serem alcan ados e constru o do modelo defini o dos elementos e suas caracter sticas e do modo como estes elementos interagem entre si Deve se conhecer a estrutura do sistema e como ele opera n o incluir detalhes desnecess rios decidir quais simplifica es s o v lidas e quais elementos devem ser inclu dos no modelo e decidir quai
98. ade de filtros n o lineares e lineares de imita o da vis o humana PIC O nome dos arquivos de imagem ou de pontos dado pelo nome do cen rio seguido pela denomina o dada c mera ou ao grid com a extens o correspondente Para as imagens em falsa cor e com as linhas de isolux cc acrescentado ao nome do arquivo o sufixo fls ou iso respectivamente mantendo o formato e a extens o PIC 224 SCC Quadro resumo comparativo das caracteristicas dos programas analisados PROGRAMAS CARACTERISTICAS LIGHTSCAPE LUMEN MICRO DESKTOP RADIANCE Importa modelos em DXF DWG e Permite modelagem no programa Modelagem feita com os Modelagem 3DS mas somente de ambientes recursos do AutoCAD ou ortogonais importado por ele Interface F cil aprendizado F cil aprendizado Pouco interativa Funcionamento Stand Alone Stand Alone Plug in do AutoCAD Biblioteca de materiais de fontes Biblioteca de lumin rias e de blocos Biblioteca de materiais e luminosas e de blocos de mobili rio de mobili rio e elementos lumin rias Recursos dispon veis e equipamentos construtivos Modelo de ilumina o Radiosidade e Ray Tracing Radiosidade e Ray Tracing Ray Tracing utilizado Resultados obtidos Imagem fotoreal stica e em falsa cor e valores de ilumina o em ponto simples ou grid de pontos Imagem texturizada diagrama isolux valores dos n veis de ilumina o em um grid de pontos Poss
99. ade de sonhar autor desconhecido A minha fam lia que sempre me apoiou incondicionalmente iv AGRADECIMENTOS Ao meu orientador Prof Dr Arivaldo Le o de Amorim pelo apoio e disposi o na orienta o do trabalho Aos membros da banca Dra Ros ngela Maria Sousa Ten rio e Prof Dr Heitor da Costa Silva pelo incentivo e sugest es apresentadas Aos meus pais pela confian a depositada e pelas oportunidades a mim dadas durante toda a minha vida A Fabiano pelo incentivo e compreens o durante toda a trajet ria acad mica e o carinho a mim dedicado nos per odos em que mais precisei Aos colegas e professores do LCAD Laborat rio de Computa o Gr fica Aplicada Arquitetura e ao Desenho da Faculdade de Arquitetura da UFBA pelo apoio e estrutura disponibilizados Ao LACAM Laborat rio de Conforto Ambiental da Faculdade de Arquitetura da UFBA pelo aux lio prestado e utiliza o de equipamentos A CAPES Coordena o de Aperfei oamento de Pessoal de Nivel Superior pela bolsa concedida para a realiza o do curso A todos que de alguma maneira colaboraram com esse trabalho meu muito obrigado RESUMO Este trabalho analisa o uso da tecnologia computacional no desenvolvimento de projetos de ilumina o de forma a antever poss veis problemas e testar alternativas de solu o visando alcan ar um melhor desempenho da obra Para isso o estudo fundamentou se na aplica o de ferra
100. ado O estudo da aplica o do programa de simula o da ilumina o pode ser dividido em 4 crit rios principais segundo Inanici 2002 2 utilizados como base para a avalia o dos programas empregados neste trabalho e dados de entrada O passo inicial para a simula o em projeto de ilumina o a constru o do modelo geom trico e defini o das caracter sticas dos materiais e fontes luminosas considerados aqui como dados de entrada para a simula o A geometria do modelo deve ser constru da de maneira a representar as superf cies do espa o principalmente aquelas que interagem com as fontes de luz Devem ser utilizadas as t cnicas dispon veis nos programas de modelagem geom trica com a 102 preocupa o de avaliar quais as t cnicas aceitas pelas ferramentas de simula o na importa o dos dados Os materiais devem ser especificados em termos de sua cor reflet ncia e transmiss o luminosa para que o modelo esteja fisicamente fundamentado Apesar de n o haver um conjunto de par metros padr o que defina as caracter sticas de um material para diferentes programas a maioria deles utiliza defini es tais como brilho transpar ncia refletividade e cor como atributos f sicos dos mesmos As defini es de cor baseados nos modelos RGB ou HSV variam de um programa para outro gerando algumas diferen as no resultado final da simula o Outro dado de entrada para a simula o a defini o
101. agem no objeto como se fosse um projetor de slides a proje o cil ndrica na qual a textura aplicada superf cie de um cilindro por meio de equa es de proje o cartogr fica e a proje o esf rica onde a textura aplicada a uma esfera seguindo os mesmos princ pios da proje o anterior Modelo de Blinn modelo conhecido como Bump Mapping foi desenvolvido por Blinn para fornecer uma apar ncia de rugosidade geometria da superficie de forma a simular os aspectos t teis do objeto sem a necessidade de um modelamento geom trico dessa rugosidade O conceito b sico perturbar os vetores normais ao longo das superf cies ou seja deslocar a posi o real dos pontos da superf cie de forma a enganar o programa de ilumina o Isso se d atrav s do uso de quatro v rtices definidores do pixel como base para construir quatro normais para cada pixel onde aplicada uma equa o que resulta na altera o ou perturba o das normais mudando sua orienta o em rela o posi o original produzindo uma textura de luz e sombra que simula o efeito de rugosidade nas superf cies Modelo de Whitted ou Ray Tracing o algoritmo de ray tracing tra ado de raios atualmente o mais utilizado para o c lculo da ilumina o e gera o de imagens sendo uma extens o segundo Hearn 1997 do m todo Ray Casting utilizado para determinar superf cies vis veis na cena A base de todos os a
102. alidade reproduzida de diversas formas podendo ser f sico ou conceitual com analogias positivas similaridades ou negativas diferen as de acordo com sua finalidade e a capacidade seletiva do modelador Os modelos f sicos em escala reduzida s o utilizados como instrumento para a compreens o do projeto possibilitando a visualiza o da geometria do objeto arquitet nico e estudos de ilumina o Entretanto possuem limita es que restringem sua aplica o como a escala utilizada que nem sempre permite reproduzir detalhes com exatid o a representa o fiel dos acabamentos cor textura e reflet ncia e no caso particular da ilumina o artificial a impossibilidade de representar l mpadas e lumin rias em escala reduzida Em rela o a estudos de ilumina o natural no interior de edif cios o modelo reduzido permite fazer um estudo dos aspectos fotom tricos por m necessita que os testes sejam feitos em condi es naturais de insola o o que pode causar resultados variados devido s constantes mudan as na quantidade de ilumina o durante as horas do dia e os dias do ano ou com o uso de c us artificiais para assegurar const ncia total das condi es de ilumina o que por sua vez s o equipamentos caros e n o est o dispon veis para projetistas no dia a dia do processo projetual s encontrado em laborat rios de pesquisa Os modelos constru dos atrav s de t cnicas e algoritmos em ambiente comput
103. ante proveniente das fontes emissoras de luz Na especifica o das fontes emissoras de luz deve se definir as seguintes caracter sticas geometria formato f sico da fonte par metros de cor e intensidade e distribui o espacial e espectral Quanto geometria as fontes de luz podem ser divididas em fontes pontuais puntiformes ou omni Segundo Hearn 1997 o modelo mais simples de luz emitida onde os raios seguem radialmente em todas as dire es a partir de um nico ponto sendo uma aproxima o razo vel para as fontes cujas dimens es s o pequenas se comparadas ao tamanho dos objetos na cena estabelecida pela dist ncia e dire o em rela o ao objeto possuindo portanto atenua o Produz sombras definidas e a sua intensidade varia inversamente com o quadrado da dist ncia LAM 1986 Um exemplo dessa fonte a l mpada incandescente comum fonte spot ou luz focal uma fonte caracterizada por emitir um cone de luz em uma certa dire o tais como os refletores com intensidade que varia da rea de m xima ilumina o chamada de hotspot para a rea que a circunda de menor intensidade luminosa denominada falloff E uma luz que possui atenua o sendo controlada pela geometria do cone posi o da fonte e dire o e intensidade da luz fonte direcional ou distante uma fonte considerada no infinito cujos raios v m da mesma dire o e determinada atrav s de um vetor unit rio
104. antidade de ilumin ncia interior mas tamb m todas as outras vari veis que interferem na disponibilidade de luz natural tais como as componentes de reflex o interna e externa o fator de caixilho o fator de manuten o e o coeficiente de transmiss o 16 Tluminancia de Interiores 1982 17 Tamb m denominado de fator de luz do dia fator de luz natural ou fator de luz diurna 25 Assim tem se que 1 7 FLN CC CRE CRI xtx Ke x Km x FS onde FLN Fator de Luz Natural em CC componente celeste a raz o entre a ilumina o proveniente unicamente da ab bada celeste sem considerar a incid ncia da luz solar em um ponto interior do ambiente e a ilumina o exterior simult nea num plano horizontal devido ab bada celeste livre de obstru es e sem incid ncia solar direta um fator dependente da latitude da poca do ano da hora do dia da orienta o das condi es da ab bada celeste e da rea da ab bada visualizada CRE componente de reflex o externa a raz o entre a ilumina o proveniente das reflex es de obstru es externas em um ponto interior e a ilumina o exterior simult nea num plano horizontal devido ab bada celeste livre de obstru es e sem a incid ncia solar direta Depende do tamanho posi o e dist ncia da obstru o assim como da sua reflectividade e CRI componente de reflex o interna a raz o entre a ilumina o proveniente das re
105. antir que os resultados encontrados no processo de simula o estejam corretos e possam ser utilizados para os estudos enfocados Law 2000 265 define a valida o como o processo que determina se o modelo de simula o uma representa o v lida do Sistema do Mundo Real para os objetivos particulares do estudo seguindo algumas perspectivas gerais e se a simula o de um aspecto v lida em uma tecnologia ou ferramenta ent o estas podem ser usadas para produzir decis es sobre o mesmo aspecto em outros espa os 65 e a facilidade ou a dificuldade do processo de valida o depende da complexidade do sistema modelado e das caracter sticas a serem simuladas e e nas edifica es complexas o modelo pode ser simplificado levando em conta os aspectos relevantes necess rios e suficientes para o processamento da solu o Segundo Roy 2000 13 14 a valida o de um programa de simula o pode ser feita tendo como estrat gia para a compara o dos resultados os seguintes pontos de refer ncia e modelo matem tico de refer ncia utilizado para gerar analiticamente as propriedades da cena a ser simulada para posterior compara o e edif cio real utilizado como base de compara o para os resultados obtidos na simula o em rela o s medidas reais e modelo em escala utilizado para a testar condi es de projeto e compara las aos resultados das simula es e e outro programa uti
106. ar metros de controle do algoritmo definidos pelo usu rio O algoritmo de refinamento progressivo uma t cnica desenvolvida posteriormente para otimizar a solu o de radiosidade onde esta ajustada e refinada progressivamente at que o resultado final seja armazenado Nesse processo o sistema calcula inicialmente as contribui es das fontes de luz direta e vai progressivamente considerando as interreflex es da luz entre as superf cies que ocorrem no ambiente Esse recurso acelera os c lculos e reduz o armazenamento requerido para cada intera o porque calcula a contribui o da radiosidade entre duas superf cies e usando uma nica calcula todos os fatores de forma para dispersar a luz para todas as superf cies do ambiente HEARN 1997 A radiosidade calculada pela seguinte equa o B E pxI G6 Onde B radiosidade energia radiante que abandona uma superf cie por unidade de rea da superficie E poder emissivo energia que uma superf cie emite por unidade de rea da superficie I irradia o energia incidente numa superf cie por unidade de rea da superf cie e p refletividade fra o da irradia o que refletida por uma superf cie e varia de 0 a 1 A equa o do algoritmo de radiosidade ent o representada por Bi Ei pix Y F x Bj 3 7 Onde Bi radiosidade da superficie i Bj radiosidade da superficie j Ei poder emissivo da superf ci
107. ar metros de novos materiais deixando o programa com recursos limitados para a visualiza o e simula o precisa dos n veis de distribui o luminosa do ambiente Do ponto de vista quantitativo foi poss vel avaliar os n veis de ilumina o em pontos previamente definidos para as simula es figura 4 78 com o uso do mesmo mobili rio e com a aplica o de objetos diferentes de forma a verificar a maneira como o programa considera estes objetos no c lculo da ilumina o natural do ambiente A simula o foi especificada para o dia 21 de mar o as 15 00 horas sob c u claro 171 P7 P8 Pg o Lo as Q 4 P5 P6 a le Q 8 aa ga p LEGENDA e e st 1 100 f 100 2 E DD PONTO DE Luz P ade 5 40 e PONTO DE MEDI O t pi Figura 4 78 Indica o dos pontos para determina o do n vel de ilumin ncia natural O ambiente foi simulado com as mesmas caracter sticas em rela o aos materiais fontes luminosas e detalhamento da geometria obtendo se os valores de ilumin ncia nestas condi es descrito na tabela 4 10 Tabela 4 10 Distribui o luminosa do ambiente para ilumina o natural PONTOS LUMEN MICRO LIGHTSCAPE DESKTOP RADIANCE LUX LUX LUX 683 44 1318 15 4490 83 761 51 1189 44 1959 86 751 49 969 11 1314 10 OO COIN an AIwN O gr fico a seguir figura 4 79 permite analisar os programas re
108. as no modo de representa o perspectiva n o sendo fotoreal sticas O programa Desktop Radiance uma ferramenta freeware dispon vel na Internet produzida pela LBL Seus recursos s o limitados tendo uma biblioteca de mobili rio vidros materiais e fontes luminosas com defini es que n o podem ser modificadas Somente os materiais podem ser redefinidos criando novas configura es mas o processo se mostrou lento causando erros durante a simula o Os dados num ricos obtidos nas simula es destoaram muito em rela o aos outros programas apesar de ter recursos vantajosos de an lise da ilumina o tais como o tra ado das curvas isolux sobre as imagens a t cnica de falsa cor e a emula o da percep o visual humana Muitas dificuldades foram encontradas na especifica o das c meras de visualiza o gerando imagens de baixa qualidade gr fica com um colorido que n o condiz com as cores especificadas para os materiais 182 Comparando os tr s programas analisados o Lightscape se mostrou mais vi vel para o estudo da ilumina o tanto qualitativa quanto quantitativa apesar das distor es encontradas o que n o significa que seja mais eficiente e adequado para todas as situa es Existem no mercado como descrito no cap tulo 3 uma ampla gama de ferramentas dispon veis que devem ser analisadas e comparadas para que se possa escolher aquela mais eficaz para a obten o dos resultados desejados Fora
109. as reas mais pr ximas e mais afastadas s janelas assim como na uniformidade da distribui o a orienta o posi o e o espa amento das janelas que influenciar na contribui o do envidra ado na distribui o das lumin ncias considerando a altura do envidra amento e a por o do c u que consegue visualizar 14 as obstru es internas e externas que ir o definir reas de n o visibilidade do c u sem incid ncia direta da radia o solar al m de favorecer a componente da luz refletida interna e externa e as reflet ncias das superf cies internas que ir o influenciar na fra o dos raios refletidos relativos luz solar direta no total da ilumina o sendo que para um melhor aproveitamento da luz necess rio o uso de superf cies de alta reflet ncia e fatores qualitativos o posicionamento e tamanho das aberturas que ir o influenciar na visualiza o do c u pelos ocupantes do c modo e na quantidade de ilumina o que atingir o campo de vis o do observador a exist ncia de ofuscamento atrav s das aberturas causado pela visualiza o de uma excessiva lumin ncia do c u no campo de vis o do observador as caracter sticas refletoras das superf cies internas e os detalhes das janelas principalmente caixilhos e faces laterais que a depender do material e da cor empregados ir o influenciar na impress o subjetiva do ambiente devido aos contrastes
110. as CAD dedicadas voltadas para a avalia o dos efeitos de insola o ventila o ilumina o artificial entre outros projetos que t m sido alvo de investimentos em pesquisa devido sua import ncia para a obten o de projetos de melhor qualidade O realismo da representa o e a validade das respostas quantitativas dadas por estes programas dependem fundamentalmente da sofistica o dos algoritmos implementados para o c lculo da ilumina o e dos recursos de equipamento dispon veis para a visualiza o Do ponto de vista da an lise dos aspectos quantitativos os simuladores de ilumina o favorecem o teste de alternativas de projeto onde diferentes e numerosas vari veis podem ser testadas Em rela o an lise qualitativa os recursos de visualiza o contribuem para uma an lise mais adequada da alternativa de projeto viabilizando sua implanta o 3 1 Caracter sticas gerais e classifica o das ferramentas As seguintes caracter sticas devem ser consideradas na escolha do programa de simula o ROY 2000 LAW 2000 KHODULEV amp KOPYLOV 2002 e ASHMORE amp RICHENS 2002 a Caracter sticas gerais e flexibilidade facilidade de importar dados de outros aplicativos 70 e facilidade de uso referente ao tempo gasto no preparo e edi o dos dados que descrevem a geometria e as propriedades dos objetos da cena e ao tempo gasto para processar as simula es e e interface refere
111. as de ilumina o da Lighting Analysts Inc que executa c lculo de ilumina o modelamento e rendering de projetos de ilumina o artificial e natural Microstation programa da Bentley Systems Inc Exton Pennsylvania USA que permite al m da gera o de imagens fotoreal sticas a visualiza o da incid ncia da luz natural e das sombras projetadas atrav s do recurso estudo solar onde poss vel gerar um filme onde a c mera fica parada e o Sol se movimenta com o tempo Para isso preciso definir a latitude a longitude o dia do ano e os hor rios de in cio e fim da simula o Specter pacote de programas para a simula o da ilumina o da Integra Inc Japan para gerar imagens de alta qualidade e realizar c lculos de ilumina o fornecendo os resultados atrav s de tabelas num ricas com os valores da distribui o de lumin ncia e ilumin ncia e gr ficos retratando o n vel de ilumina o do ambiente estudado Leso Dial software para projetos de ilumina o natural desenvolvido pelo Laboratoire d nergie solaire et de physique d b timent Lausanne Switzerland que calcula o fator de luz do dia e fornece ferramentas para otimizar a performance da ilumina o natural aplicada ao projeto Os aplicativos Luz do Sol M scaras e Sunpath n o produzem imagens fotoreal sticas mas podem ser utilizados na fase de defini o da implanta o da edifica o j que tratam da visualiza
112. as superf cies do ambiente e a atmosfera Assim preciso que os objetos tenham sua geometria e materiais representados principalmente com suas propriedades f sicas para gerar os efeitos de ilumina o na cena que incluem reflex es transpar ncias texturas e sombras Para isso s o utilizados os modelos de ilumina o t cnicas que descrevem como a luz refletida pela superf cie do objeto e consequentemente determinam a intensidade da cor do objeto a ser exibido utilizando informa es tais como as propriedades ticas das superf cies da cena a cor da luz emitida pela fonte luminosa e sua posi o bem como a posi o e orienta o do observador Para um melhor entendimento dividimos o estudo em tr s grupos modelos das fontes luminosas modelos de reflex o e modelos de ilumina o 3 2 1 Fontes luminosas As fontes de luz s o modelos que definem a natureza da luz que emana de uma fonte ou seja a geometria da sua distribui o e os par metros de intensidade Podem ser Defini o das propriedades do material tais como reflet ncia cor e textura a partir das caracter sticas de um material existente no programa ou ainda definindo totalmente as caracter sticas desse novo material 75 caracterizadas como fontes emissoras de luz que emitem energia radiante tal como o Sol ou uma l mpada ou fontes de luz refletida ou superf cies refletoras aquelas que refletem a energia radi
113. ase um programa que fornece o ambiente operacional Como a maioria dos programas de simula o n o possui recursos de modelagem geom trica necess rio o uso de outras ferramentas CAD modeladores tridimensionais voltadas para essa finalidade cujos formatos de arquivos possam ser usados nas ferramentas de simula o Apesar do interc mbio de dados ser uma preocupa o entre fornecedores e usu rios nem todos os recursos dos modeladores s o suportados nos simuladores necessitando para isso de uma maior preocupa o na etapa de desenvolvimento do modelo geom trico de forma a constru lo de acordo com as possibilidades de interpreta o manipula o e processamento dos programas onde ser o importados 74 Um recurso dos simuladores a disponibilidade de bibliotecas de materiais e fontes luminosas com suas caracter sticas f sicas e a possibilidade de cria o de novos materiais atrav s da defini o de suas propriedades 3 3 Tecnologias e algoritmos para simula o de ilumina o Na simula o de imagens sintese de imagens um dos fatores mais importantes a ser considerado a ilumina o visto que ela que torna os objetos vis veis e possibilita a diferencia o de cores texturas e formas Dessa forma para simular o efeito visual da luz sobre os objetos do mundo f sico criando imagens fotoreal sticas preciso simular a ilumina o considerando os efeitos gerados pela sua intera o com
114. com luz branca Cores Materiais Branco 75 85 Espelho de vidro 80 90 Creme claro 70 75 Pl stico metalizado 75 85 Amarelo claro 65 75 Alum nio polido 65 85 Cinza claro 55 75 A o inoxid vel 55 65 Verde claro 50 65 Ferro esmaltado 60 90 Azul claro 50 60 Branco sint tico 70 85 Cinza m dio 40 55 Concreto novo 40 50 Verde m dio 40 50 Estuque novo branco 70 80 Azul m dio 35 50 Tijolos novos 10 40 Vermelho 10 20 Asfalto 04 10 Fonte MOREIRA Vin cius de Ara jo Ilumina o e fotometria teoria e aplica o S o Paulo Edgard Bl cher 1982 p 124 Tabela 8 2 Fatores de reflex o para diferentes materiais e cores Material Cores Fator Material Cores Fator Asfalto sem poeira 7 Escuras 15 30 Cal 85 88 M dias 30 50 Cantaria 25 60 Claras 50 70 Cer mica vermelha 30 Muito claras 50 70 Concreto aparente 55 Brancas 85 95 Gesso branco 90 95 Cinzenta 25 60 Granito 40 Parda 8 50 Granolite 17 P rola 72 Marmore branco 45 Aluminio polido 60 70 Pedregulho 13 Cromo 60 65 Terra 1 20 A o inox 55 65 Tijolo 13 48 Esmalte 60 90 Fazenda escura l 2 Amarelas 30 70 Grama escura 6 Azul 5 55 Livros em estantes 10 20 Bege 25 65 Madeira clara 13 Branca 85 95 Madeira escura 7 13 Creme 60 68 Nuvens 80 Marfim 71 77 Papel branco 80 85 Espelhos 80 90 Troncos de arvores 3 5 Preta 4 8 Vegeta o m dia 25 Rosa 35 70 Veludo preto 0 2 1 Verde 12 60 Muito escuras 0 15 Vermelha 10 35 Fonte CINTRA DO PRADO L Ilumina o nat
115. como fun o das propriedades de cor das fontes de luz e superf cies dos objetos A cor determina o modo como as superf cies dos objetos se comportam quando interagindo com a luz sendo portanto necess rio uma correta especifica o desse atributo para determinar a luminancia percebida das superf cies simuladas Uma grande parte dos programas de simula o de ilumina o utiliza os sistemas de cores RGB e HSV para definir a cor da superf cie o que significa que essa defini o ser aproximada visto que muito dif cil encontrar uma especifica o de cores baseada nesses modelos para os objetos do mundo real Assim preciso determinar as caracter sticas de cor do material considerando a reflet ncia do mesmo de forma a definir com maior precis o esse atributo No que pese aos resultados encontrados a determina o desses atributos de forma aproximada n o caracteriza distor es significativas podendo ser considerados para a resolu o do problema proposto 3 3 2 Atributos dos materiais Para uma descri o realista da cena em estudo preciso que materiais sejam atribu dos s superf cies dos objetos e sejam definidos atrav s de seus atributos f sicos de forma a aproximar o resultado da simula o ao que ocorre na realidade Esses atributos determinam como o material interage com a luz e s o caracterizados da seguinte maneira e cor determina quais fregii ncias de luz s o refletidas pela superf cie e por
116. da o programa recalcula automaticamente cada grid definido para reas externas caso alguma lumin ria tenha sido modificada ou adicionada 212 e Daylighting Calculations considera o efeito da luz natural incidente no ambiente sob an lise e Renderings considera as componentes diretas e interrefletidas na geometria do ambiente para gerar a representa o gr fica da ilumina o e e Average Illuminance Level para cada ambiente do projeto o programa calcula o n vel m dio de ilumin ncia e a pot ncia unit ria informando as na barra de status calculado atrav s do m todo das cavidades zonais e deve ser usado como estimativa Rendering O rendering gerado se a op o for habilitada no momento da sele o do tipo de c lculo a ser efetuado Ap s o c lculo a texturiza o em tons de cinza ou colorida pode ser visualizada somente em perspectiva sendo necess rio uma nova texturiza o para cada posi o de c mera definida Recursos Dispon veis Disponibiliza uma biblioteca de lumin rias de aproximadamente 20 000 produtos de 70 fabricantes e inclui tamb m uma biblioteca de objetos pr definidos que podem ser adicionados ao projeto incluindo divis rias paredes mesas e cadeiras Permite elaborar relat rios de ilumina o detalhados incluindo qualquer uma das formas de sa da al m de informa es do projeto do cliente e da empresa atrav s do Report Manager e criar uma sa da de forma
117. da para ilustrar a distribui o de luz diretamente sobre as superf cies de um ambiente e s o usadas para visualizar lumin ncia ou o 2 r 6 iluminamento do modelo usando uma escala linear ou logaritmica A an lise quantitativa da ilumina o feita atrav s da obten o de dados estat sticos e a determina o de crit rios para avaliar a luminancia ou o iluminamento de uma superf cie dados atrav s dos valores no ponto escolhido m dia da ilumina o da superf cie e valores de m ximo e m nimo Pode se exibir uma grade de pontos amostrais com seus valores de luminancia ou iluminamento para uma superf cie selecionada ou usar workplanes para verificar se os n veis de ilumin ncia produzidos por um sistema de ilumina o proposto satisfazem s diretrizes recomendadas para a sua fun o Recursos dispon veis A biblioteca do Lightscape cont m uma grande quantidade de materiais para os trabalhos de rendering e blocos diversos para o modelamento Os s mbolos 5 Quadro chave elemento principal do processo de anima o definido pelo usu rio O computador utiliza esses quadros para determinar os quadros intermedi rios atrav s de interpola o Mais utilizada quando a ilumina o das superf cies de interesse baixo comparado ilumina o m xima da cena Workplanes s o superf cies que n o aparecem na imagem final Eles substituem sensores luminosos e n o refletem luz incidente logo o programa
118. da pelas seguintes propriedades dos objetos ABILUX 1991 8 e RE 1978a e reflex o devolu o da radia o por uma superf cie opaca com a modifica o no trajeto dos raios luminosos no mesmo lado da superf cie sobre a qual incidem As superf cies refletoras podem ser classificadas como polidas ou speras polidas superficie especular gera uma reflex o chamada especular pois os raios s o refletidos em uma nica dire o onde o ngulo de incid ncia e de reflex o s o iguais refletindo imagens perfeitas e spera superf cie difusa gera uma reflex o chamada difusa onde o raio incidente refletido em v rias dire es e transpar ncia ou transmiss o difus o permitem a passagem da luz atrav s de um meio segundo o grau de refra o sofrido pelos raios luminosos A refra o a modifica o na dire o de propaga o da radia o determinada pela modifica o na velocidade de propaga o que ocorre quando um raio luminoso passa de um meio n o homog neo para outro A transmiss o pode ser difusa superf cies transl cidas ocorre quando o fluxo luminoso emitido se espalha em todas as dire es e especular superf cies transparentes ocorre quando as superf cies deixam passar grande parte do fluxo luminoso em uma mesma dire o e absor o ocorre sempre que raios luminosos incidem sobre a superf cie dos corpos e l permanecem transformando a energi
119. da ponto atrav s de curvas isolux ou de reas sombreadas ou por meio de texturiza es Para uma gera o de imagens mais real sticas possui um programa tradutor que permite a exporta o de arquivos para o Lightscape Simply Lighting Conjunto de programas para ilumina o da Lighting Technologies Inc Colorado USA que cont m ferramentas para an lise e projeto compostos de m dulos que trabalham individualmente em c lculos de ilumina o externa interna e ilumina o p blica Gera relat rios que incluem desenhos em escala imagens texturizadas em tons de cinza e curvas isolux Autodesk Viz4 programa da Autodesk Inc San Francisco USA que integra os recursos do 3D Studio VIZ e do Lightscape para criar solu es de visualiza o considerando a ilumina o global e gerando imagens fotoreal sticas Accurender aplicativo para gera o de imagens real sticas atrav s do algoritmo de ray tracing que possui uma vasta biblioteca de materiais e lumin rias assim como recursos para a simula o da luz solar e anima o de luzes c meras e objetos Permite gerar imagens em falsa cor mostrando os n veis de ilumina o da cena Foi desenvolvido por Robert McNeel amp Associates funcionando como plug in do AutoCAD 8 http www lighting technologies com http www lighting technologies com 8 http www autodesk com 4 http Awww accurender com 107 AGI 32 programa para desenvolvimento de sistem
120. de cor efeitos de ilumina o e textura de materiais nos modelos de ilumina o Reflex o difusa a parcela da ilumina o total que refletida pelas superf cies em todas as dire es Reflex o especular a parcela da luz incidente refletida de forma especular ou seja com o ngulo de incid ncia igual ao ngulo de reflex o 230 Rendering processo de gera o de imagem texturizada a partir de um modelo tridimensional ou seja imagem onde os objetos s o exibidos com seus atributos de cor e textura incluindo ainda as proje es de sombra e pontos de luz Simula o computacional reprodu o das caracter sticas de um fen meno situa o ou processo atrav s do uso de modelos e com o aux lio do ambiente computacional Software de simula o s o ferramentas computacionais usadas para a simula o de sistemas processos e fen menos baseadas em m todos num ricos Tonaliza o processo de atribui o de intensidade e cores a cada pixel da superf cie de apresenta o atrav s da utiliza o de um modelo de ilumina o para o c lculo da sua intensidade Validar verificar se os resultados fornecidos pelo software est o corretos 231 ANEXO A TABELAS E GR FICOS DIVERSOS UTILIZADOS NO C LCULO DE ILUMINA O 232 Tabela 1 1 N vel de iluminamento externo no plano horizontal Eh considerando a nebulosidade m dia da regi o Valores de Ilumina o Ext lu
121. do as intera es entre as diversas partes e entre elas e o todo formulando e avaliando alternativas para o todo e para cada uma das partes SERRA 1995 11 A pesquisa operacional vem refor ar a aplica o dessa abordagem a problemas complexos tratados como sistemas de entradas e sa das utilizando a para a simula o de problemas que admitem muitas solu es e nas quais a quest o central da solu o a otimiza o permitindo a orienta o do processo de tomada de decis o e a realiza o de an lises e avalia es de sistemas de forma a propor solu es para a melhoria da performance do sistema A simula o por computador permite reproduzir fen menos ou sistemas de tal forma que possa ser utilizada para testar seus comportamentos sobre as mais diferentes situa es AMORIM 2003 Ao simular um objeto ou fen meno busca se atribuir ao modelo simulado propriedades e ou capacidades do modelo real e n o mais somente 63 copiar sua apar ncia visual o que ir depender da finalidade da simula o MACHADO 2001 Existem tr s tarefas que envolvem o processo de simula o em ilumina o a primeira se refere obten o de entrada de dados precisas a segunda est relacionada simula o precisa e eficiente da intera o da luz no ambiente e a terceira refere se ao mapeamento dos resultados para os dispositivos de sa da Um objetivo da simula o a cria o de imagens ger
122. do n vel de distribui o luminosa do ambiente Assim podemos inferir que as superf cies que mais contribuem para o n vel de distribui o luminosa no ambiente s o as das paredes possibilitando um aumento significativo nos n veis de ilumin ncia encontrados As superf cies do teto e do piso contribuem em menor quantidade quando iluminados artificialmente H Visualiza o do ambiente com a utiliza o dos recursos dispon veis nos tr s programas Atrav s do modelo geom trico de um gabinete de trabalho residencial de 3 50 x 5 40 m e p direito de 2 80 m figura 4 74 iluminado artificialmente por duas lumin rias com duas l mpadas fluorescentes tubulares de 32 W com fluxo luminoso de 2443 l mens cada e naturalmente atrav s de uma janela de orienta o 30 NW foi poss vel simular o projeto de ilumina o e atrav s da utiliza o de todos os recursos dispon veis nas ferramentas utilizadas visualizar o ambiente simulado e distinguir as diferen as existentes nas sa das disponibilizadas pelos mesmos em rela o aos aspectos qualitativos mM Figura 4 74 Perspectiva do modelo geom trico do ambiente simulado 169 Foram utilizados nas simula es nos programas Lightscape Lumen Micro e Desktop Radiance os materiais dispon veis em cada um deles e os blocos de mobili rio dispon veis em cada ferramenta bem como a possibilidade de utilizar modelos mais complexos de detalhes constru
123. dos par metros da ilumina o artificial onde as lumin rias e l mpadas s o especificadas atrav s das suas grandezas fotom tricas podendo ser utilizados arquivos no formato IES para especificar os dados e da ilumina o natural definida a partir dos modelos de c u normalmente usando se os padr es CIE e da luz solar cuja dire o e intensidade pode se calculada a partir de par metros tais como a altura e o azimute do Sol ou a latitude a longitude a hora o dia e o m s da simula o algoritmos Os programas de simula o da ilumina o s o ditos fisicamente fundamentados pois utilizam os algoritmos de ilumina o global para descrever a intera o da luz na cena e simular seus efeitos sobre as superf cies dos objetos Os algoritmos utilizados s o o de radiosidade para o c lculo da propaga o da luz difusa do ambiente e ray tracing que calcula as contribui es da reflex o especular O ray tracing um algoritmo vers til porque pode representar efeitos de ilumina o como a ilumina o direta sombras reflex es especulares espelho e superf cies polidas e refra o atrav s de materiais transparentes A t cnica da radiosidade n o produz uma imagem texturizada sendo portanto usada somente para o c lculo da ilumina o por isso preciso usar o ray tracing ou outro m todo para produzir uma imagem final 103 sa da dos resultados Os resultados do processo de simula o podem ser dados p
124. e i pi refletividade da superficie i 92 Fj i fator de forma fra o da radiosidade total que abandona a superficie j e atinge a superficie 1 Figura 3 10 Imagem sint tica obtida pelo modelo de Radiosidade Segundo Silva 2001 193 existem ainda os chamados modelos hibridos onde se integram t cnicas dos modelos transicionais e dos modelos analiticos de forma a considerar na simula o os efeitos especulares e difusos A autora destaca ainda que para uma imagem ser resultado de uma simula o correta do fen meno de intera o da luz e da mat ria preciso que seja feita a partir de modelos f sicos onde a distribui o luminosa calculada considerando os efeitos de especularidade e difus o ideal e direcional agrupadas numa t cnica chamada Radi ncia Avan ada Figura 3 11 Imagem sint tica obtida pelo modelo de Radiancia 9 SILVA 2001 194 6l SILVA 2001 194 93 3 4 Elementos complementares Para um melhor entendimento de como as superf cies interagem com a luz necess ria a determina o dos atributos f sicos das superf cies e das fontes de luz que ir o ser considerados no c lculo durante o processo de simula o de ilumina o 3 4 1 Acor Sendo a gera o de imagens resultado da simula o preciso estudar os fundamentos da cor nesse processo para o entendimento das diferen as que ocorrem nas simula es devido s configura es de hardware
125. e ilumin ncia encontrados nas superf cies verticais perpendiculares ao piso Valores de ilumin ncia encontrados nas superf cies horizontais paralelas ao piso 47 frequ ncia e outro subjetivo associado interpreta o do fen meno luminoso pelo observador como acuidade visual percep o e campo visual Quanto ao aspecto objetivo podemos definir a luz como sendo uma energia radiante capaz de produzir uma sensa o visual ao observador sendo sua propaga o caracterizada por uma frequ ncia e um comprimento de onda A luz vis vel a radia o do espectro eletromagn tico com comprimento de onda entre 380 e 780 nm nan metro podendo ser admitida atrav s de fontes prim rias aquelas que emitem luz pr pria ou fontes secund rias cuja luminancia resulta da reflex o da luz nas superf cies iluminadas Quanto ao aspecto subjetivo a acuidade visual a capacidade do sistema visual de ver os objetos de maneira distinta Campo visual s o os limites dentro dos quais a vis o humana focalizando um ponto sobre a linha do horizonte pode alcan ar Esses limites s o 50 para cima 60 para baixo e 80 para os lados Percep o a maneira como o olho distingue o ambiente ao seu redor e depender da adapta o visual devido r pida mudan a do di metro da pupila atrav s da sua dilata o ou contra o varia o nos n veis de lumin ncia do ambiente devido a essa adaptabilidade que apesar da l
126. e reflet ncia para modificar os n veis de distribui o luminosa do ambiente e testar as alternativas de solu o para um mesmo ambiente sem precisar substituir o sistema de ilumina o ou o layout do espa o al m de possibilitar a visualiza o do comportamento dos diversos tipos de materiais em rela o incid ncia luminosa Para a defini o do projeto de ilumina o artificial foi calculado atrav s do m todo dos l mens o n vel de iluminamento m dio encontrado com a utiliza o das l mpadas e lumin rias especificadas de forma a verificar se os valores encontrados nos programas de simula o estavam de acordo com os resultados dos c lculos tradicionais O ambiente simulado uma sala de trabalho comercial cujo iluminamento necess rio segundo a NBR 5413 1982 de 500 lux tendo uma rea de 15 00 m 5 00 x 3 00 m e p direito de 2 80 m duas janelas com orienta o Norte e com o uso de lumin rias modelo FT 1411 232 da Lumini com duas lampadas fluorescentes tubulares de 32 W cujo fluxo luminoso de 2443 lumens figura 4 67 Fabricante de aparelhos de ilumina o www lumini com br 164 Figura 4 67 Perspectiva do modelo geom trico do ambiente simulado Para este estudo foram especificadas cinco diferentes situa es onde os atributos dos materiais do piso parede e teto foram modificados de modo a permitir a simula o com diferentes ca
127. em de melhor qualidade incluindo reflex es especulares e refra o atrav s de materiais transparentes necessitando de um tempo maior para ser gerada Possui duas op es para a texturiza o da imagem o tra ado de raios de ilumina o direta que tra a contribui es luminosas diretas de fontes de ilumina o e o openGL compat vel que for a a texturiza o compat vel com a exibi o do rendering OpenGL por m n o possui alta qualidade O Lightscape possibilita ainda usar o ray tracing apenas numa rea selecionada antes do processamento do modelo como um todo de modo a testar os efeitos de mudan as nas propriedades dos materiais no modelo corrente Parte da tela do Lightscape onde exibido e editado o modelo corrente 204 Anima o As anima es podem ser exibidas na tela janela de gr fico ou texturizadas gravando se como quadros individuais O caminho da c mera criado definindo se uma s rie de keyframes e um caminho conectando os Pode se controlar a velocidade da c mera e a dire o na qual a c mera focaliza ao longo da trajet ria pr definida An lise fotom trica quantitativa A an lise da ilumina o utilizada para visualizar a distribui o de luz sobre as superf cies do modelo usando a t cnica pseudo color ou pela sobreposi o do grid de valores de ilumina o sobre a superf cie selecionada avaliando o desempenho fotom trico da cena A t cnica pseudo color utiliza
128. ente s o coerentes com os valores necess rios para o desempenho das atividades a serem desenvolvidas A maioria dos programas disponibilizam ferramentas de an lise quantitativa tais como a exibi o de imagens em falsa cor t cnica pseudo color onde faixas de cor entre a cor azul e a cor vermelha s o atribu das aos valores de distribui o de iluminamento ou lumin ncia emulando as linhas de isolux o que facilita a an lise da distribui o luminosa no ambiente Al m disso pode se avaliar a ilumina o atrav s da an lise dos valores de lumin ncia ou ilumin ncia apresentados como resultado das simula es e dispostos em forma de tabelas de valores 104 Maiores detalhes sobre as ferramentas estudadas podem ser encontrados no Ap ndice A Programas Analisados 3 5 Ferramentas existentes Na pr tica projetual segundo Ashmore 2000 1 tem se utilizado os software que executam rendering para gerar apenas imagens que traduzam a forma e a est tica do projeto sem considerar que eles possam produzir resultados fisicamente precisos dos projetos de ilumina o Isso porque muitos dos programas para gera o de imagens n o consideram as propriedades f sicas dos materiais e fontes luminosas n o produzindo portanto resultados fotometricamente corretos e imagens fotoreal sticas Muitas ferramentas j t m sido desenvolvidas para produzir esses resultados por m ainda s o utilizadas nas pr ticas arquitet
129. ento das superf cies internas e suas cores que ir o definir a forma como a luz ir interagir com o ambiente projetado e a disposi o dos elementos construtivos e do mobili rio causadores de obstru es e a presen a de luz natural onde as aberturas para o exterior definir o a incid ncia da radia o solar direta e por sua vez a necessidade do uso de dispositivos de prote o e a aus ncia de ofuscamento nas pessoas que ir o utilizar o local Ps 26 r e a correta reprodu o das cores das superf cies e objetos iluminados atrav s da escolha correta das l mpadas e as caracter sticas das l mpadas a serem utilizadas e as lumin rias com suas caracter sticas e distribui o e e ograu de limpeza e manuten o previsto para o ambiente 1 3 1 L mpadas As l mpadas s o dispositivos destinados a produzir luz artificialmente e tem as seguintes caracter sticas e apar ncia de cor sensa o visual causada pela temperatura de cor que pode por sua vez transmitir sensa es de calor e frio Fidelidade na qual as cores s o reproduzidas com a utiliza o de fontes artificiais quando comparadas luz natural 32 Tabela 1 1 Rela o entre a temperatura e a sensa o provocada pela cor da l mpada Temperatura K Sensa o At 3000 quente 3000 a 6000 morno Acima de 6000 frio e ndice de Reprodu o de Cor IRC ndice de fidelidade de reprodu
130. er sticas precisas dos materiais O Desktop Radiance possui alguns materiais definidos por m apesar de teoricamente possibilitar a cria o de novas defini es em todos os casos testados ocorreram erros no programa durante o processamento n o sendo poss vel na pr tica a cria o de novas especifica es 177 Em rela o s fontes luminosas o maior problema encontrado foi no Desktop Radiance que n o permitiu a importa o de novas fontes restringindo as alternativas s fontes existentes que n o se adequaram s caracter sticas fotom tricas propostas Al m disso para o caso da alternativa com ilumina o indireta apesar do modelo descrever sua geometria a imagem final n o retratou a verdadeira descri o do modelo simulado gerando uma visualiza o incoerente com o experimento realizado Podemos inferir que o programa Lightscape por ter recursos que facilitam a visualiza o do ambiente mais pr xima do real permite uma melhor an lise da diferen a existente entre as situa es propostas de como a mudan a nos sistemas de ilumina o interfere na percep o visual do espa o em rela o aos demais programas aqui avaliados 4 3 An lise e discuss o dos resultados Os resultados dos c lculos das simula es permitiram avaliar a qualidade da ilumina o para o espa o proposto no que se refere visualiza o do ambiente e conseqiiente an lise subjetiva da ilumina o resultante por m aind
131. ernativas de solu o e feita a escolha da proposta adequada para a resolu o do problema A simula o computacional em projetos de ilumina o viabiliza estudos quantitativos e qualitativos considerando que permite a produ o de representa es fotoreal sticas de forma a visualizar a apar ncia do ambiente e a produ o de um modelo fotom trico para uma estimativa precisa das suas propriedades luminosas importante lembrar que a obten o de uma visualiza o real stica do espa o projetado s poss vel a partir do uso da simula o computacional As dificuldades encontradas referem se ao tempo gasto no preparo e edi o dos dados relativos geometria e propriedades f sicas da luz e dos materiais O processo de simula o mais f cil e interativo permitindo que profissionais e estudantes possam utiliz los para estudos e projetos sendo que o tempo despendido dependente da complexidade do modelo do algoritmo de ilumina o implementado e das caracter sticas de processamento do equipamento utilizado 185 Com a execu o dos experimentos foi poss vel verificar as vantagens e limita es das ferramentas de simula o e criar procedimentos de aplica o dessas tecnologias durante o processo projetual de arquitetura que poder auxiliar o projetista nas diversas fases do projeto de maneira a criar propostas mais eficientes e eficazes com rela o ao conforto lum nico do espa o projetado Reco
132. es mais precisas das condi es visuais a serem implementadas A etapa de avalia o onde se verifica se a solu o proposta atende aos requisitos estabelecidos para o problema onde os dados quantitativos podem ser comparados com as necessidades do projeto e um estudo qualitativo pode ser realizado principalmente com o uso das tecnologias computacionais e em particular o uso da simula o computacional aplicado ao projeto de ilumina o Uma vez iniciado o processo de projeto e a etapa de conceitua o defini o o conjunto de requisitos a serem atendidos deve especificar detalhes sobre o uso dos espa os e crit rios de performance para a ilumina o tais como quantidade de luz orienta o da edifica o necessidade de elementos de controle e redirecionamento defini o da forma de integra o da luz natural ao projeto de ilumina o artificial Ap s a defini o do programa arquitet nico o s tio deve ser avaliado atrav s do estudo do clima incid ncia solar e sombreamento por parte das edifica es vizinhas vegeta o e terreno de forma a se definir a posi o e dimensionamento das aberturas o uso de elementos de controle e a especifica o dos materiais a serem empregados A partir da segue se s decis es em termos da forma arquitet nica que determinada pela combina o do programa s tio e clima que o contexto na qual a integra o do edif cio com os objetivos de conforto visual devem
133. esses recursos no ato de projetar em arquitetura Nesse sentido destacam se as pesquisas realizadas no IEA International Energy Agency da LBL Lawrence Berkeley National Laboratory que desenvolve trabalhos na rea de conforto ambiental dentre os quais a ilumina o publicando estudos sobre algoritmos m todos e ferramentas al m de terem desenvolvido alguns dos programas de simula o utilizados pela comunidade cient fica tais como o Adeline e o Radiance Muitos trabalhos publicados visam tamb m comparar as diversas ferramentas de simula o de ilumina o quando utilizadas no processo de projeto de arquitetura tais como os estudos de Joseph Ashmore e Paul Richens ASHMORE 2001 do Martine Centre University of Cambridge Geoffrey G Roy ROY 2000 da School of Engineering Murdoch University A B Khodulev e E A Kopylov KHODULEV amp KOPYLOV 2002 e M Susan Ubbelohde UBBELOHDE 2002 da University of California em Berkeley CA Roy 2000 analisa pacotes de programas de simula o de ilumina o para estudar a precis o e facilidade de uso dos programas Adeline 2 0 NT Lightscape 3 1 1 Microstation 7 1 e RadioRay 2 0 Ashmore 2001 descreve um estudo comparativo entre as simula es produzidas com os programas de simula o de ilumina o o Lightscape 3 1 1 o RadioRay 2 0 o Microstation J 7 1 beta e o Adeline 2 0 NT e um modelo f sico de um ambiente interno retratando aspectos tais como a
134. estudo poss vel ainda visualizar a ilumina o resultante do uso de ilumina o geral do uso de ilumina o local e da dirigida para complementar o projeto de ilumina o Foi constru do um modelo geom trico de um quarto de 14 00 m e p direito de 2 80 m figura 4 80 cuja ilumina o geral deve atingir 150 lux e a ilumina o local na cabeceira da cama e na mesa de estudo 300 lux Foram utilizadas diversas alternativas descritas posteriormente onde foram combinadas as possibilidades de uso de lumin rias diretas e indiretas na forma de spot pendente e arandela al m de uma sanca para ilumina o indireta 173 Figura 4 80 Perspectiva do modelo geom trico do ambiente simulado A ilumina o artificial foi simulada utilizando lumin rias para l mpadas incandescentes leitosas de 100 e 60 W com fluxo luminoso de 853 l mens e 844 l mens respectivamente com n veis de ilumina o medidos nos pontos posicionados conforme a figura 4 81 cA 3 50 LEGENDA PONTO DE LUZ NA PAREDE lt gt PONTO DE LUZ NO TETO A PONTO DE MEDI O Figura 4 81 Indica o dos pontos de medi o e posicionamento das fontes luminosas As seguintes alternativas foram testadas 174 e Alternativa 1 pendente arandelas e spot ligados figura 4 82 Com essa alternativa o ambiente atinge o n vel de ilumina o geral estipulado em 150 lux e o n vel para a mesa de t
135. esvantagens das ferramentas analisadas no decorrer da pesquisa bem como da sua perspectiva de uso como ferramenta auxiliar para o ensino das disciplinas de conforto luminoso Foram feitos um total de 9 experimentos que s o mostrados e discutidos a seguir 114 4 1 Materiais e m todos O m todo empregado foi desenvolvido em tr s etapas definidas a partir das necessidades existentes no decorrer dos ensaios para o desenvolvimento dos estudos comparativos e para a verifica o da aplica o da simula o A primeira etapa caracterizou se pela escolha dos programas a serem avaliados e seu aprendizado Foram considerados os aspectos relacionados finalidade s principais aplica es operacionalidade metodologia para execu o das tarefas a efic cia e efici ncia dos algoritmos implementados aos recursos dispon veis e aos resultados fornecidos A segunda etapa desenvolvida para a valida o dos programas constou da escolha de um ambiente existente de f cil acesso de modo a facilitar o cadastro e o levantamento do mobili rio a obten o das informa es sobre os materiais l mpadas e lumin rias empregadas e para que pudessem ser feitas medi es dos n veis de ilumina o encontrados para a ilumina o natural e artificial al m da tomada de fotografias para posterior compara o com os resultados obtidos nos programas de simula o As fotos foram tiradas com o uso de uma m quina digital Kodak DC 200
136. etratar com uma boa aproxima o o ambiente tal como ele seria ao ser constru do poss vel que ocorram algumas diferen as visto que os software ainda n o s o capazes de retratar a adaptabilidade do olho humano aos n veis de ilumina o gerando uma imagem simulada mais escura do que o ambiente real figura 4 90 Figura 4 90 Foto do ambiente e simula o no Lightscape Quanto aos aspectos quantitativos os estudos indicam a possibilidade do uso dessas ferramentas para o c lculo dos projetos de ilumina o artificial Existem diferen as 180 entre os resultados obtidos devido s aproxima es feitas nos c lculos que sempre consideram valores m dios de ilumina o Com rela o simula o da ilumina o natural alguns aspectos relevantes devem ser destacados principalmente os relacionados defini o das caracter sticas da luz natural Dentre elas podemos destacar o uso nos programas de padr es que descrevem as condi es do c u segundo a CIE que s o aproxima es das condi es existentes no mundo real e que nem sempre condizem com a verdadeira situa o de um determinado local podendo haver maior ou menor grau de nebulosidade contribuindo para determina o de valores de ilumina o diferentes dos valores simulados A luz natural simulada varia de um programa para outro al m das propriedades relacionadas a essa fonte luminosa serem especificadas de formas diferentes A atribui
137. eve os materiais e a geometria para o programa de rendering e Arquivo de fun o CAL arquivos que descrevem matematicamente padr es texturas e forma das superf cies e Arquivo de dados DAT arquivo usado para interpolar valores entre a fotometria das lumin rias e outros objetos e Arquivo de fonte FNT arquivo com padr es de texto utilizados e Octree OCT arquivo de descri o da cena e Picture PIC formato de arquivo de imagem acess vel somente atrav s do programa Winimage que converte a imagem em diferentes formatos tais como GIF TIF PCT EPS e BPM e Pontos PTS arquivo com as informa es da simula o de um ponto ou um grid de refer ncia 223 e Z buffer ZBF arquivo que armazena as dist ncias para cada pixel numa imagem correspondente e Ambient file AMB arquivo usado para armazenar valores de interreflex o difusa b Arquivos de sa da e RIF formato de arquivo usado para salvar uma vista como um texto para ser utilizada em uma simula o e VF formato de arquivo usado para salvar as informa es de uma vista como um texto e GIF TIF PCT EPS e BPM formatos de arquivos de imagens Modos de Sa da e An lise num rica atrav s de pontos de refer ncia nicos ou grid de pontos PTS e Imagens texturizadas em formato pr prio do programa PIC e Imagens em falsa cor ou com contornos de isolux PIC e e An lise humana sensitiva traduzida numa varied
138. f cie de forma livre descrita por t cnicas como Bezier a B splines e NURBS S o teis para o c lculo de volume para a cria o de modelos para s ntese de imagens mas n o podem representar o interior do modelo como um s lido uma vez que descreve apenas a casca superf cie dos v rios objetos ou elementos representados e Por s lidos t cnica que utiliza s lidos primitivos blocos cilindros cones esferas para modelar formas simples ou complexas que descrevam completamente o objeto representado permitindo o c lculo de suas propriedades volume e massa Existem v rios m todos de representa o de s lidos dos quais podemos destacar a modelagem por varredura sweep que consiste na cria o de contornos bidimensionais geratriz que s o deslocados ao longo de um caminho diretriz fazendo uma varredura e criando assim um s lido Este s lido pode ser definido atrav s de uma transla o extrus o ou rota o em torno de um eixo Outro tipo de representa o a chamada Representa o por Fronteira ou B Rep Boundary Representation onde o s lido representado pelos segmentos de sua fronteira descritos por faces arestas e v rtices A representa o por Geometria S lida Construtiva ou CSG Construtive Solid Geometry caracterizada por objetos gerados a partir de primitivos s lidos elementares cilindros cubos paralelep pedos combinados por meio de opera es booleanas soma subtra o e interse
139. ficar os par metros de visualiza o ou para fazer o tra ado de raio de uma superf cie de modo a determinar a ilumin ncia ou luminancia dessa superf cie O programa possui 6 op es que permitem modificar v rias caracter sticas usadas para processar a texturiza o ou que permitam questionar a vista para determinar valores de ilumin ncia ou lumin ncia na superf cie S o elas modificar a exposi o da imagem ajustando a abertura da c mara refinar a imagem com uma regi o selecionada iniciar uma nova texturiza o mudar os par metros de processamento fazer o tra ado de raio na imagem com o objetivo de determinar a lumin ncia ou ilumin ncia no ponto e modificar os par metros de visualiza o tais como a posi o da c mara o ngulo de vis o entre outros Neste processo a imagem visualizada enquanto ocorre a texturiza o 1I Programa para visualiza o interativa do rendering da simula o 219 Batch processing E uma maneira mais r pida de gerar a imagem onde a texturiza o criada no background salvando o trabalho em cont nuas atualiza es da imagem na tela A imagem texturizada exibida usando o programa de visualiza o Winimage An lise fotom trica quantitativa A an lise da ilumina o no programa pode ser feita das seguintes maneiras Pontos de refer ncia nicos Grid de pontos de refer ncia para c lculo da ilumin ncia horizontal e Detal
140. flex es de obstru es internas em um ponto interior e a ilumina o exterior simult nea num plano horizontal devido ab bada celeste livre de obstru es e sem incid ncia solar direta Depende da rea material cores e texturas das superf cies internas Segundo LABEEE 2002 as componentes s o calculadas da seguinte forma a componente celeste CC calculada a partir do Diagrama de Contribui o Relativa de Luz DCRL ver figura 1 7 que a representa o da ab bada celeste em proje o estereogr fica subdividida em 244 zonas que representam numericamente a contribui o relativa para a ilumin ncia no plano horizontal desobstru do em fun o da altitude do sol Inicialmente produzida a M scara de Sombra de um ponto interno escolhido para o estudo determinado o dia e a hora a se estudar e selecionado o DCRL mais adequado de acordo com a altitude solar e a condi o da ab bada celeste Posteriormente deve se superpor a M scara de Sombra ao DCRL ver figura 1 8 e somar os valores internos mascara de obstru o para determinar a componente celeste 26 Figura 1 8 Superposi o da m scara de obstru o sobre o DCRL 18 LABEEE 2002 6 27 A componente CRE determinada pela multiplica o da ilumin ncia na superf cie oposta abertura pelo fator de forma correspondente superf cie da ab bada obstru da pela edifica o dada atrav s do diagrama com fatores de forma fig
141. forma es sobre a ilumina o atrav s de publica es confer ncias e semin rios onde podemos citar a CIE Commission Internationale d Eclairage o CIBSE The Chatered Institution of Building Services Engineers e a IESNA I luminating Engineering Society of North America O presente trabalho vem contribuir para o desenvolvimento do tema abordando a aplica o das ferramentas computacionais de simula o de ilumina o no processo projetual Sua contribui o se dar na avalia o do uso deste ferramental desde a fase http www arquitetura ufmg br tau labcon http www arq ufsc br labcon apresentacao html de concep o at a conclus o visando incorporar as quest es referentes ao conforto visual auxiliando o arquiteto na elabora o de projetos Objetivo O estudo desenvolvido visa analisar como a simula o computacional pode contribuir nos projetos de ilumina o de forma a antecipar os resultados da alternativa selecionada e avaliar as condi es luminosas resultantes Dessa forma ser avaliada a utiliza o dos recursos da simula o computacional como ferramenta para o estudo e o desenvolvimento de projetos de ilumina o interna partindo das seguintes hip teses e os simuladores de distribui o luminosa s o ferramentas de fundamental import ncia para a previs o do desempenho luminoso do edif cio tanto nas fases iniciais de projeto como tamb m durante a obra ou numa avalia
142. gia a proposi o do uso complementar das duas fontes para se obter uma melhor qualidade na distribui o luminosa advinda do projeto de ilumina o e a conseqiiente redu o no consumo de energia MAGALH ES 1995 150 Segundo Goulding 1992 101 a propor o da energia total requerida nas edifica es para o uso da ilumina o artificial de cerca de 35 e o uso correto da ilumina o natural pode reduzir esse valor e diminuir o consumo com sistemas de refrigera o Romero 1995 31 destaca que o setor de com rcio e servi os o setor que apresenta maiores condi es de interven o devido ao seu consumo de energia cerca de 70 do consumo usado para ilumina o artificial e condicionamento ambiental O arquiteto enquanto modificador do espa o tem condi es de intervir nesses ambientes de maneira a minimizar os custos com energia e melhorar as condi es de conforto Tais interven es podem ser feitas na forma na orienta o nos materiais no gerenciamento dos espa os e no projeto de ilumina o e condicionamento de ar utilizando a simula o como ferramenta de an lise das propostas estudadas Os simuladores de desempenho energ tico s o ferramentas de extrema utilidade pois efetuam uma grande quantidade de c lculos com facilidade e rapidez e possibilitam a visualiza o de ambientes ainda n o constru dos que podem ser alterados no todo ou em parte de acordo com as necessidades do proje
143. gia ELETROBR S PROCEL Uso racional de energia el trica em edifica o ilumina o S o Paulo 1992 AMORIM Arivaldo Le o de Simula o computacional em arquitetura e urbanismo In IV SEMIN RIO DE LINGUAGEM INFORMA O E REPRESENTA O DO ESPA O 2003 Salvador Anais Salvador LCAD 2003 AMORIM Arivaldo Le o de Fundamentos de computa o gr fica Notas de aula FAUFBA LCAD PAC99 Aula 11 Rendering 1999 AMORIM Arivaldo Le o de Ray Tracing uma introdu o s n t ANGEL lan O High resolution computer graphics using C New York Halsted Press 1990 ASHMORE J RICHENS P Computer simulation in daylight design a comparison March 2001 Dispon vel na Internet http www arct cam ac uk research cadlab lighting publications html Acesso em 14 05 02 ASSIS Eleonora S PEREIRA Elizabeth M D SOUZA Roberta V G VALADARES Victor M MESQUITA L cio C TRINDADE Rodrigo C Modelo para determina o da volumetria dos edif cios a partir de crit rios de insola o e ilumina o natural integra o ao sistema de informa es geogr ficas da prefeitura de BH MG In ENCONTRO NACIONAL DE MODELOS DE SIMULA O DE AMBIENTES 1995 S o Paulo Anais S o Paulo N cleo de Pesquisa em Tecnologia da Arquitetura e Urbanismo NUTAU 1995 ASSOCIA O BRASILEIRA DE NORMAS T CNICAS Rio de Janeiro NBR 5413 Iluminancia de Interiores Rio de Janeiro 1982 19 p ASSOCIA O BRASIL
144. goritmos implementados e a forma de defini o dos materiais a serem aplicados Por isso tornou se dif cil criar imagens semelhantes nos diferentes programas utilizados Pode se fazer uma avalia o dessas diferen as a partir da compara o entre as imagens a seguir figura 4 88 resultantes das simula es entre os diversos programas e da fotografia tomada no local ai n m m A Figura 4 88 Foto do ambiente e simula es nos programas Lightscape Lumen Micro e Desktop Radiance respectivamente Com rela o distribui o da ilumina o pode se perceber diferen as no resultado final quanto aos contrastes existentes e uniformidade da distribui o luminosa assim como a gera o de sombras reflex es especulares e transpar ncia figura 4 89 179 Figura 4 89 Simula es do ambiente nos programas Lightscape Lumen Micro e Desktop Radiance respectivamente E poss vel estabelecer crit rios de compara o que permitam ao projetista utilizar as imagens simuladas no desenvolvimento de projetos de ilumina o no que tange visualiza o do espa o iluminado para determinar uma primeira impress o frente ao espectador permitindo avaliar se o projeto est de acordo com as expectativas ou n o Os recursos das ferramentas em particular aquelas voltadas para a simula o fotoreal stica do espa o tal como o programa Lightscape possibilita a cria o de imagens virtuais capazes de r
145. gy Architecture International PLEA Notes Note 4 Brisbane The University of Queensland Printery 1998 76 p MARTIN Allen Radiosity Disponivel na Internet http cs wpi edu matt courses cs563 talks radiosity html Acesso em 04 11 02 MARTINEZ Alfonso Corona Ensaio sobre o projeto Bras lia Editora Universidade de Bras lia 2000 198 p MEDEIROS Jo o Bosco Reda o cient fica a pr tica de fichamentos resumos resenha 4 ed S o Paulo Atlas 2000 237 p MENDES Vilson Berilh Realismo visual Dispon vel na Internet http www ic uff br aconci realismo htm Acesso em 04 11 02 MITCHELL William J The logic of architecture design computation and cognotion Massachussetts The MIT Press 1994 291 p MONTENEGRO Gildo A A inven o do projeto a criatividade aplicada em desenho industrial arquitetura comunica o visual S o Paulo Edgar Bliicher ltda 1987 131 p MOORE Fuller Concepts and practice of architectural daylighting New York Van Nostrand Reinhold Company 1985 MORAIS Jo o Sousa Metodologia de projecto em arquitectura organiza o espacial na Costa Vicentina Lisboa Editorial Estampa 1995 1 ed 309 p MOREIRA Vin cius de Ara jo Ilumina o amp fotometria teoria e aplica o S o Paulo Edgar Bl cher 1982 2 ed revista e ampliada 198 p NAVEIRO Ricardo Manfredi OLIVEIRA Vanderli Fava de org O projeto de engenharia arquitetura e desenho industrial co
146. hes gerais texturizados do modelo atrav s dos quais a luminancia ou a ilumin ncia da superf cie podem ser analisadas a depender de qual escolha de representa o foi usada para criar a texturiza o na tela do Simulation Manager Recursos Dispon veis Biblioteca de materiais onde os materiais s o divididos em dois grupos caracterizados como material opaco refletor metal ou pl stico ou como material transparente O material opaco definido pela sua cor em RGB especularidade e rugosidade e o material transparente caracterizado por sua especularidade cor rugosidade e transpar ncia Biblioteca de lumin rias n o sendo permitido a inser o de arquivos fotom tricos IES 2 A luz natural especificada pelos par metros de localiza o orienta o hora e dia da simula o e condi o do c u podendo este ser claro 113 parcialmente nublado nublado ou uniforme 2 Formato de arquivo que cont m as propriedades fotom tricas de uma lumin ria tais como seu fluxo luminoso ou intensidade luminosa e sua curva de distribui o luminosa 113 Um c u uniforme n o uma condi o comum da natureza mas algumas vezes usado para analisar o modelo 220 Etapas de trabalho 1 Constru o do modelo O modelo geom trico tridimensional deve ser constru do ou importado para o ambiente do AutoCAD onde as superf cies podem ser constru das usando pol gonos 3Dfaces objetos tridimensionai
147. ibilidade de impress o de relat rios alfanum ricos com os resultados Imagens texturizadas e em falsa cor diagrama isolux valores de ilumina o em um ponto de refer ncia ou em um grid de pontos e an lise humana sensitiva AP NDICE B DIAGRAMA DE FLUXO DE DADOS NAS FERRAMENTAS DE SIMULA O 226 AP NDICE B Diagrama de fluxo de dados nas ferramentas de simula o PROJETO Dados de Entrada de Entrada A Gerais Especificos e Modelo e Tarefa a ser realizada e Defini o dos materiais e Tipo de arquivo de e Especifica o das fontes importa o suportado e luminosas e e Orienta o das superf cies e Par metros de simula o C LCULO C LCULO Dados de Sa da EE e Imagem texturizada e Imagem em falsa cor e e Anima o e IJlumin ncia ou Lumin ncia m dia num ponto e IJlumin ncia ou Lumin ncia m dia num grid de pontos e e Diagrama isolux Dados de Sa da Finais Imagens Renderizadas N veis de Ilumina o Fonte ROMERO Marcelo de Andrade TORRES Cl udia A utiliza o do software Lumen Micro 5 no projeto de ilumina o artificial o caso do edif cio da Companhia S o Paulo In ENCONTRO NACIONAL DE MODELOS DE SIMULA O DE AMBIENTES 1995 S o Paulo Anais S o Paulo N cleo de Pesquisa em Tecnologia da Arquitetura e Urbanismo NUTAU 1995 227 AP NDICE C GLOSS RIO 228 GLOSS RIO Algoritmos de simul
148. ida e transmitida pela superf cie Nesse modelo segundo Hearn 1997 todas as fontes s o consideradas fontes pontuais especificadas com a posi o de coordenada e o valor de intensidade Os modelos de reflex o s o tamb m chamados de modelos b sicos de ilumina o e podem ser classificados em luz ambiente luz de fundo ou reflex o ambiente Este modelo considera a fonte de luz difusa n o direcional produzindo m ltiplas reflex es de muitas faces MENDES 2002 2 Segundo Carrara 2002 13 um recurso utilizado para simular reflex es ocorridas entre os objetos gerando uma T1 ilumina o constante para todos os pontos do objeto dependendo somente da cor desse objeto Isso faz com que sejam considerados como fontes emissoras de luz por m sem a capacidade de iluminar outros objetos Servem para simular uma ilumina o constante e atenuar diferen as bruscas entre as diversas regi es da cena A intensidade da ilumina o ambiente num objeto dada pela equa o 3 1 GP onde Ia intensidade da luz ambiente comum a todos os objetos e Ka coeficiente de reflex o ambiente que varia de O a 1 e sendo uma conveni ncia emp rica n o corresponde a qualquer propriedade f sica dos materiais reais FOLEY 1997b 479 luz difusa ou reflex o difusa Esses modelos s o tamb m conhecidos como modelos de reflex o lambertiana pois se baseiam no conceito da Lei do Coseno de Lambert onde a quantidade de
149. ifica es decorrentes dessa implanta o atrav s da simula o do projeto nas condi es atuais e nas condi es propostas na gera o de tr fego etc Um estudo recente desenvolvido no Programa de P s Gradua o da Faculdade de Arquitetura da Universidade Federal da Bahia aplica a simula o computacional na an lise do sombreamento das praias gerado pela modifica o nos par metros urban sticos numa rea da orla de Salvador THEMOTHEO 2002 o que permite verificar de que forma as interven es no espa o urbano v o se comportar e de que maneira poss vel adequ las para que n o interfiram na paisagem a que se quer intervir ou ainda interferir nas condi es de uso das praias Na Arquitetura grande parte dos tipos de modelos pode ser usado em arquitetura visto que sendo uma rea multidisciplinar engloba uma s rie de informa es que podem ser modeladas de diferentes formas Os modelos e sistemas de simula o em arquitetura podem ser usados para representa o e simula o do aspecto externo e ou interno da adapta o espacial projetada e simula o e an lise do desempenho dessa adapta o do ponto de vista estrutural t rmico ac stico e luminoso dentre outros No desenvolvimento de projetos arquitet nicos a maioria dos projetistas j utiliza os modelos geom tricos tridimensionais conhecidos como maquetes eletr nicas para a apresenta o dos projetos aos clientes e
150. ina o natural e artificial de um ambiente usado como escrit rio numa resid ncia o qual deveria ter um n vel luminoso de 300 lux na mesa de trabalho e uma distribui o luminosa uniforme para melhor desempenho das atividades A sala possui 9 00 m 3 00 x 3 00 m p direito a 2 60 m plano de trabalho a 0 75 m com n vel de ilumina o geral de 150 lux e de 300 lux na mesa de trabalho figura 4 53 As paredes s o pintadas na cor creme o teto e o piso na cor branca O ambiente possui uma janela com orienta o 30 NE e a ilumina o artificial feita atrav s de uma lumin ria com duas l mpadas fluorescentes tubulares com fluxo luminoso de 3150 l mens cada A ilumina o natural foi simulada para as datas de 21 de mar o 22 de 155 junho e 22 de dezembro s 9 00 horas de forma a verificar a incid ncia da luz solar nas diferentes pocas do ano sob c u claro Figura 4 53 Perspectiva do modelo geom trico do ambiente simulado Foram feitos os c lculos dos n veis de ilumina o artificial atrav s do m todo dos l mens e das cavidades zonais e para o projeto de ilumina o natural atrav s do c lculo das ilumin ncias Com o c lculo foi verificado um iluminamento m dio de 268 80 lux para o ambiente iluminado artificialmente e de 1515 27 lux com ilumina o natural sendo que no ponto P5 sobre a mesa foi calculado n vel de iluminamento atrav s do m todo do ponto por ponto tendo com
151. interpreta o processo de adapta o varia o dos n veis de ilumina o O conforto visual pode ser avaliado atrav s da adapta o do olho ilumina o no espa o do contraste de ilumina o para a tarefa visual e aus ncia de ofuscamento A adapta o mesmo durante a noite com ilumina o artificial uma m dia da distribui o luminosa existente existindo ainda uma tend ncia visual de perceber o ambiente como conhecido e n o s baseado na sua apar ncia no momento da visualiza o MOORE 1985 27 O contraste a percep o dos objetos atrav s da distin o entre partes mais claras e partes mais escuras por m um contraste muito acentuado pode vir a dificultar o discernimento de detalhes j que o olho ao se adaptar m dia dos n veis de lumin ncia n o visualiza corretamente a adjac ncia entre dois n veis muito diferentes gerando desconforto A utiliza o da cor nos projetos uma forma de acentuar o contraste e a consequente distin o entre objetos O ofuscamento um dist rbio na percep o visual causado por uma fonte de luz brilhante ou por uma reflex o com alto n vel de luminancia podendo causar diminui o da acuidade visual e da sensibilidade ao contraste Decorre da visualiza o de um brilho intenso em rela o m dia no n vel existente sendo dependente das dimens es das aberturas do brilho do c u da intensidade da fonte luminosa e da reflex o das superf cies
152. io e possui atributos geom tricos e f sicos em sua defini o Modelo uma abstra o ou representa o formal de um objeto sistema ou fen meno sendo suas caracter sticas principais s o definidas a partir da finalidade a que se destina Modelo geom trico modelo matem tico num rico representado atrav s de estruturas de dados capazes de responder s solicita es requeridas por um algoritmo Modelos de ilumina o tamb m chamados de modelos de shading s o algoritmos de computador usados para calcular a intensidade luminosa em um ponto de um objeto a partir das propriedades f sicas das superf cies do objeto e sua intera o com as fontes luminosas NURBS Non Uniform Rational B Spline superf cies matem ticas utilizadas na modelagem geom trica de objetos complexos Pseudocolor falsa cor ocorre quando as cores verdadeiras de uma imagem s o mapeadas em outro conjunto de cores visando representar grada es de intensidades Raio luminoso vetor que representa de forma gr fica ou anal tica a intensidade a dire o e sentido de propaga o da luz Ray Tracing processo de gera o de imagens que simula o caminho inverso percorrido por um f ton de luz desde a fonte at o observador Consegue produzir imagens realistas com sombras reflex es e refra es Realismo visual a t cnica usada na s ntese de imagens de forma a reproduzir a realidade em termos de apar ncia
153. ir uma especifica o da informa o de cor por parte do usu rio de forma mais f cil 68 ros modelo Hue Saturation Value HSV modelo orientado ao usu rio sendo baseado numa descri o intuitiva da cor onde a cor especificada atrav s de uma cor espectral e das quantidades de branco e preto que ser o adicionadas para a obten o de tints shades e tones V Figura 3 15 Espa o de cor HSV modelo Hue Saturation Lightness HSL modelo baseado em par metros intuitivos de cor O branco tem lightness 1 e o preto tem lightness 0 Figura 3 16 Espa o de cor HSL S regula o brilho da cor determinada por Hue e Saturation Tint resulta quando pigmento branco adicionado a um pigmento puro diminuindo a satura o Shade vem da adi o de pigmento preto a um pigmento puro diminuindo a sua luminosidade 7l Tone conseqii ncia da adi o de pigmentos preto e branco em pigmento puro LOPES 2002a 20 LOPES 2002a 22 99 A imagem digital raster constitu da das coordenadas dos pixel posi o e da informa o de cor de cada pixel que est o relacionados com a resolu o espacial e a resolu o de cor radiom trica da imagem Como os dispositivos de exibi o gr fica de cenas real sticas s o em cores e os modelos de ilumina o consideram somente efeitos de ilumina o monocrom ticos preciso incorporar a cor nos c lculos de intensidade
154. isso espera se auxiliar o projetista para o desenvolvimento de solu es mais eficientes e eficazes em tempos de escassez de energia e da necessidade iminente de sua conserva o Dessa forma o estudo da simula o computacional vem potencializar a pr tica projetual do arquiteto ajudando o a resolver problemas gerar e validar alternativas optando por aquelas fundamentadas em dados comparados PALAVRAS CHAVE simula o computacional projeto de ilumina o ferramentas de simula o vi ABSTRACT This thesis deals with the application of computer technology in the development of lighting design It aims to predict possible problems and test design solutions to enable better performance The study was based on the application of computer tools to simulate the quantitative and qualitative aspects of lighting design within the built environment The methodology used theoretical and experimental procedures based in the characteristics and purposes of computer simulation and it analyzed the calculation methods and evaluated lighting simulation tools Tests in specific programs had been carried out to validate results to identify its limitations of use and also to allow a comparative analysis of such tools under its various circumstances The set of experiments aimed to test the use of these tools to evaluate the influence of lighting within the built environment considering modifications on dimensions positioning and type of openings
155. ito acad mico Est clara a necessidade do conhecimento t cnico sobre o tema mas preciso uma mudan a na metodologia de ensino de forma a enfocar tais conte dos da melhor maneira destacando as limita es decorrentes do processo e fazendo uma avalia o dos procedimentos adotados de forma a contribuir para o crescimento dessa experi ncia pedag gica necess rio tamb m que o docente auxilie o aluno a n o formar uma vis o distorcida a respeito do comportamento dos fen menos acreditando que o mundo real possa ser sempre simplificado e controlado como nos programas de simula o As dificuldades encontradas s o muitas mas s com investimento em pesquisa e com interc mbio de experi ncias a cerca do tema poss vel desenvolver alternativas pedag gicas capazes de modificar o tradicional enfoque metodol gico e acompanhar a velocidade de transforma o imposta pelo emprego das tecnologias informatizadas no pensar a Arquitetura Com esse trabalho buscamos contribuir para o debate a cerca do uso da tecnologia de simula o no projeto de ilumina o acreditando que o arquiteto em seu ato de projetar deve ter a consci ncia do seu papel frente as quest es ambientais criando em sua pr tica profissional uma arquitetura mais preocupada com a qualidade de vida o que deve come ar no mbito da forma o acad mica Conclus es A partir da an lise dos resultados da pesquisa conclu mos que A simula o com
156. l para tratar dados fotom tricos gerar relat rios desenhar curvas fotom tricas e gerar arquivos fotom tricos em padr o internacional IES que podem ser utilizados por programas de c lculo luminot cnico para a simula o da ilumina o Adeline Advanced Day and Electric Lighting Integrated New Environment um programa desenvolvido por uma equipe de pesquisa internacional com o apoio da International Energy Agency IEA SH amp C Task 12 e Task 21 para projeto de ilumina o e que simula o comportamento e a performance da ilumina o natural e artificial em ambientes internos simples ou complexos Produz resultados processando dados geom tricos fotom tricos clim ticos e pticos para melhorar a simula o da ilumina o e produzir informa es gr ficas e num ricas precisas Radiance Synthetic Imaging System um sistema de ferramentas para an lise e visualiza o do projeto de ilumina o utilizado em plataforma UNIX dispon vel gratuitamente para o uso n o comercial que foi desenvolvido inicialmente pelo U S Department of Energy com direitos reservados Universidade da Calif rnia Desktop Radiance Software de simula o e rendering integrado ao ambiente do AutoCAD desenvolvido pela LBNL Lawrence Berkeley National Laboratory Berkeley California USA que oferece c lculos de ilumina o e an lise quantitativa e qualitativa do resultado da simula o atrav s da exibi o dos n
157. lex o L vetor da dire o do observador T vetor da dire o da luz transmitida d Um objeto considerado como sendo qualquer elemento que interfira na trajet ria do raio de luz na cena e Sendo de vista dependente o algoritmo depende da posi o do observador e do plano de proje o onde ser projetada a cena f Tem a desvantagem de necessitar de grande quantidade de processamento para a gera o da imagem g Apresenta o problema de aliasing serrilhamento correspondente perda de informa o entre dois raios vizinhos 58 FREITAS 2002 6 89 Figura 3 9 Imagem sint tica obtida pelo modelo Ray Tracing Os modelos anal ticos modelam o comportamento da luz aplicando as t cnicas de equil brio de energia atrav s do c lculo de energia t rmica SILVA 2001 193 e s o considerados como um dos principais m todos de simula o do comportamento da luz no ambiente f sico O principal exemplo desses modelos o modelo de Radiosidade voltado para a simula o das interreflex es difusas em ambientes fechados Modelo de Radiosidade esse m todo derivado do c lculo das trocas de radia o t rmica entre superf cies utilizado em transmiss o de calor adaptado Computa o Gr fica por Goral Torrance Greenberg e Bataille em 1984 com a contribui o de Nishita e Nakamae em 1985 LOPES 2002b 1 e baseia se no c lculo da radiosidade da superf cie em um ambiente para calc
158. lgoritmos de ray tracing est no trabalho de Appel em 1968 que tinha o intuito de determinar sombras e foi o 86 primeiro trabalho publicado sobre o assunto em Computa o Gr fica Entre 1968 e 1971 Goldstein e Nagel desenvolveram algoritmos para o c lculo de trajet rias bal sticas de part culas nucleares que junto ao algoritmo de Appel foram posteriormente aplicados s ntese de imagens Em 1979 Kay introduziu algumas modifica es no algoritmo para o c lculo da ilumina o especular e da refra o da luz o qual foi aperfei oado por Turner Whitted em 1980 LOPES 2002c 1 A id ia b sica acompanhar cada raio do momento que emitido pela fonte at sua extin o ap s ter sido refletido por objetos da cena A extin o dada pela absor o por obst culos raios perdidos em dire o ao infinito ou dirigidos ao olho do observador Essa id ia baseia se no conceito de que para que um ponto de uma cena seja vis vel ao observador o raio de luz transmitido refletido ou emitido pelo ponto deve atingir o observador ZUFFO 1992 37 Em geral os modelos de tra ado de raios consideram um raio para cada pixel do sistema ou um para cada v rtice do pixel o que gera uma infinidade de raios que nem sempre s o considerados na imagem pois n o chegam ao observador gerando um desperd cio de tempo de processamento para raios que n o contribuir o para a constitui o da imagem A maior parte desse tempo gast
159. lguns materiais s superf cies como o espelho do nicho e o piso cer mico O Desktop Radiance 1 02 apesar de utilizar o mesmo modelo simulado no Lightscape n o permite retratar com precis o os materiais existentes assim como n o possibilitou a interpreta o das particularidades da geometria do modelo gerando uma visualiza o totalmente diferente do ambiente real Figura 4 11 Ambiente s 9 00 horas 129 Mo Figura 4 12 Simula o da ilumina o natural s 9 00 horas atrav s do Lightscape C Uso integrado da ilumina o natural e artificial Neste estudo foi constru do o modelo geom trico de um ambiente existente cuja ilumina o feita somente com o uso de meios artificiais que demanda gastos com energia O estudo foi desenvolvido para verificar a possibilidade do uso da ilumina o natural de forma integrada para diminuir o consumo de energia el trica e melhorar os n veis de conforto visual Para o desenvolvimento do experimento foi escolhida uma sala de escrit rio com rea de 19 22 m e p direito de 2 67 m abertura lateral com orienta o de 50 SE e ilumina o artificial promovida pelo uso de duas lumin rias com duas l mpadas fluorescentes tubulares de 40 W As paredes e o teto s o pintadas na cor branca sendo o piso em cer mica fosca na cor cinza n o havendo concentra o de mobili rio figura 4 13 O teste foi feito no programa Lightscape 3 2 cujos recursos permiti
160. lizado como refer ncia para a avalia o de um programa em vista de j ter sido validado e considerado confi vel para a resolu o do problema proposto Para o estudo em quest o necess rio proceder a uma valida o para os sistemas de simula o existentes de forma a verificar a sua confiabilidade Isso foi feito atrav s de estudos comparativos entre os resultados obtidos atrav s dos programas de simula o e as medi es feitas em ambientes reais descritos nas experimenta es no cap tulo IV 2 3 Possibilidades e aplica es da simula o em Arquitetura e Urbanismo A simula o computacional pode ser utilizada nas mais diversas reas do conhecimento humano sendo que para o caso espec fico da Arquitetura e do Urbanismo podemos empreg la nas seguintes situa es 66 No Urbanismo sendo uma rea de grande complexidade pode se usar quase todos os tipos de modelos para descrever e planejar sistemas urbanos Para isso necess rio definir o limite do sistema e sua intera o com o universo em que est inserido para simular seu aspecto opera o e desempenho de forma a englobar a totalidade Pode se simular interven es no espa o urbano tais como novas interven es no sistema vi rio ilumina o p blica redefini o no uso de reas implanta o de equipamentos etc A simula o pode tamb m auxiliar na avalia o da implanta o de um empreendimento no espa o urbano bem como as mod
161. ltera es Deve ser simples para a manipula o e compreens o daqueles que o utilizam representativo no total das implica es que pode ter e completo para representar de forma precisa o sistema em estudo Para a constru o de um modelo necess rio satisfazer s seguintes condi es e exist ncia ou formula o de um objeto ou sistema a ser investigado e identifica o das caracter sticas essenciais para o estudo e e valida o do modelo e estabelecimento de conclus es sobre os resultados Segundo Morais 1995 a constru o de modelos depende de tr s tipos de a es definidas como elei o abstra o e reprodu o A elei o a escolha do objeto a ser reproduzido de acordo com fatores diversos que depender da finalidade a que se prop e o modelo A abstra o um complexo processo mental de racioc nio de forma a encontrar a linguagem de representa o do objeto A reprodu o o estabelecimento de um conjunto de regras que tem como objetivo final a utiliza o do modelo no campo de atua o proposto 58 Tabela 2 1 S mula da abordagem conceitual de modelo SIGNIFICADOS FUN ES LASSIE NAS OES gt e Teoria lei hip tese id ia estrutural e Psicol gica Segundo a finalidade e Segundo o tipo de e Segundo a finalidade s ntese de dados z Aga RE abstra o e objetivo De configura o e Representa o grau de perfei o Lae Preditivo Ic nico simplificante demons
162. lumin ncias encontrou se o n vel de ilumina o m dio dentro do que prescreve a norma NBR 5413 O valor m dio n o condiz com a situa o real do ambiente pois determinadas reas s o mais escuras que outras havendo reas com alto n vel de ilumin ncia devido entrada direta dos raios solares 131 1 47 2 67 A 1 25 n lo E Ho e PS e 0 64 4 91 3 30 2 90 P1 P4 LEGENDA PONTO DE LUZ P e PONTO DE MEDI O 0 0 0 t t Figura 4 14 Indica o das fontes de luz artificial e dos pontos de medi o Medi es feitas no local com o uso de um luximetro demonstram que existe uma diferen a de ilumin ncia maiores nas reas mais pr ximas janela e menores nas reas pr ximas parede oposta janela Isso ocorre porque as aberturas laterais n o geram uma distribui o uniforme em todo o ambiente deixando algumas reas mais iluminadas do que outras Devido a isso e ao fato do n vel de ilumin ncia proporcionado pela ilumina o natural ser vari vel provocando altera es na uniformidade e const ncia em fun o do tipo de clima condi es da ab bada celeste e poca do ano necess rio o uso de uma ilumina o complementar de forma a proporcionar n veis adequados de ilumina o Em rela o incid ncia direta dos raios solares poss vel diminuir seus efeitos c
163. lumina o natural Alternativa 4 150 e Alternativa 5 abertura zenital de 2 00 x 1 60 m tipo 1 superf cie horizontal ambiente com p direito de 5 00 m Figura 4 45 Simula o da ilumina o natural Alternativa 5 e Alternativa 6 abertura zenital de 2 00 x 1 60 m tipo 1 superf cie horizontal ambiente com redu o do p direito para 3 00 m Figura 4 46 Simula o da ilumina o natural Alternativa 6 151 e Alternativa 7 duas aberturas zenitais horizontais de 2 00 x 1 60 m Figura 4 47 Simula o da ilumina o natural Alternativa 7 e Alternativa 8 abertura zenital de 2 00 x 1 60 m tipo shed ambiente com p direito de 5 00 m w Figura 4 48 Simula o da ilumina o natural Alternativa 8 152 e Alternativa 09 uso conjunto de ilumina o lateral e zenital Figura 4 49 Simula o da ilumina o natural Alternativa 9 Com base na an lise da figura 4 50 podemos concluir que para o caso das aberturas laterais a redu o da profundidade do ambiente alternativa 2 gerou um acr scimo no n vel de iluminamento e a maior parcela de intensidade que chega parede do fundo influencia na parcela da ilumina o refletida no ambiente principalmente nos pontos P4 P8 e P12 onde a varia o foi maior Isso ocorre porque o n vel de ilumina o lateral decresce com o aumento da dist ncia em rela o abertura ou seja quanto
164. luz artificial no Desktop Radiance A varia o encontrada quando se modificam as cores das paredes do teto e do piso em cada programa pode ser melhor analisada a partir do gr fico da figura 4 73 onde pode se observar de que forma a mudan a nas caracter sticas de cor e reflet ncia dos materiais podem afetar o nivel de ilumina o de um ambiente 167 tg i Figura 4 72 Simula o da ilumina o artificial alternativa 1 nos programas Lightscape Lumen Micro e Desktop Radiance respectivamente COMPARATIVO EM RELA O AO PONTO 1 sz 800 3 n BALT 1 lt a 500 BALT 2 Q 400 DALT 3 300 BALT 4 200 5 100 BALT 5 l o LIGHTSCAPE LUMEN MICRO DESKTOP RADIANCE PROGRAMAS Figura 4 73 N veis de ilumin ncia do ponto 1 para os tr s programas analisados Quando foi modificada a cor do piso a diferen a variou em torno de 4 n o sendo portanto uma parcela significativa para contribuir no aumento da distribui o do n vel de ilumina o do ambiente A modifica o da cor do teto por sua vez incorreu numa diferen a um pouco mais significativa em torno de 13 o que implica num aumento consider vel do n vel de ilumina o do ambiente 168 Para a modifica o na cor das paredes a diferen a foi em torno de 14 com valores de ilumin ncia nos pontos mais elevadas do que no caso anterior contribuindo de forma significativa para o aumento
165. m verificados alguns problemas nas ferramentas como a defini o dos pontos de an lise da distribui o luminosa e a determina o da visualiza o do modelo que dificultaram o estudo comparativo mas que ao longo do trabalho foram melhor avaliados de forma a aproximar ao m ximo o modelo simulado ao ambiente real Ainda que encontrando algumas dificuldades na aplica o das ferramentas para a simula o as tecnologias desenvolvidas t m possibilitado uma nova forma de pensar e realizar o ato de projetar colaborando para o desenvolvimento de novas t cnicas de projeta o e aplica es at ent o n o vi veis com os meios tradicionais de projeta o Uma das dificuldades encontradas no estudo de tais programas refere se a pouca documenta o dispon vel sobre as ferramentas basicamente os manuais e o help que apresentam suas limita es n o permitindo um maior aprofundamento nas quest es relacionadas aos algoritmos implementados e suas caracter sticas Assim esses fatores contribuiram para que o estudo fosse fundamentado nas informa es fornecidas pelo fabricante havendo apenas alguns poucos trabalhos que faziam refer ncia ao uso de tais ferramentas n o sendo poss vel maior aprofundamento a cerca das dificuldades e d vidas encontradas com o manuseio das mesmas 183 CONSIDERA ES FINAIS A arquitetura tem que se aprimorar e a t cnica est a para que fa amos uso dela Tamb m a tecnologia para
166. mas Lightscape Desktop Radiance respectivamente Lumen Micro e Simula es do ambiente nos programas Lightscape Lumen Micro e Desktop Radiance respectivamente Foto do ambiente e simula o no Lightscape XV LISTA DE TABELAS Cap tulo 1 1 1 Rela o entre a temperatura e a sensa o provocada pela cor da l mpada 1 2 Descri o dos valores de IRC Cap tulo 2 2 1 S mula da abordagem conceitual de modelo Cap tulo 3 3 1 Comparativo entre termos da Colorimetria e termos perceptivos Cap tulo 4 4 1 Roteiro de trabalho para aplica o da simula o computacional em projetos de ilumina o 4 2 Valores medidos no local e valores obtidos na simula o Experimento A 4 3 Valores medidos no local e valores obtidos na simula o para ilumina o Experimento B 4 4 Compara o dos n veis de iluminamento das v rias alternativas em lux Experimento C 4 5 Valores de ilumin ncia para a ilumina o natural as 9 00 horas Experimento D 4 6 Valores de ilumin ncia para a ilumina o natural as 17 00 horas Experimento D 4 7 Comparativo entre a simula o da ilumina o natural s 17 00 horas e a solu o integrada no mesmo hor rio Experimento D 4 8 Valores de ilumin ncia na simula o da luz artificial Experimento F 4 9 Valores de ilumin ncia na simula o da luz natural 21 de mar o as 9 00 horas Experimento F 4 10 Distribui o luminosa do ambiente para ilumina o natural
167. materiais s o definidos pela cor atrav s dos modelos RGB ou HSV ou pelo valor de reflet ncia tendo alguns materiais pr definidos armazenados Possui uma biblioteca de blocos com elementos de geometria simples e de fontes luminosas para serem inseridos no modelo geom trico permitindo ainda importar arquivos no formato IES com defini es da fotometria das lumin rias Antes de processar a simula o no programa preciso definir um grid de c lculo no qual os valores obtidos ser o armazenados e inserir as aberturas caso haja a considera o da luz natural Feito isso s o escolhidos os ambientes a serem simulados se existirem mais de um configurada a fonte de luz natural atrav s da orienta o do 10 modelo hora dia e m s da simula o e condi o do c u e definido o processo de texturiza o a partir do c lculo da radiosidade e ray tracing Como resultados poss vel visualizar imagens texturizadas coloridas ou em escala de cinza diagramas isolux e relat rios num ricos com os valores dos n veis de ilumina o no grid anteriormente definido O Desktop Radiance um aplicativo que auxilia o projeto e an lise da ilumina o de edifica es criado a partir do original Radiance Synthetic Imaging System opera no sistema Windows como um plug in do AutoCAD o que possibilita a utiliza o de seus recursos para o modelamento tridimensional Os materiais s o atribu dos a partir da biblioteca exi
168. menda es para aplica o em projetos procedimentos Para a aplica o da simula o computacional em projetos de ilumina o interna preciso inicialmente o entendimento de como a luz se comporta em rela o s superf cies desse ambiente e quais alternativas s o adequadas para o bom desempenho visual nos espa os projetados A seguir preciso escolher a ferramenta adequada para a simula o do problema proposto sendo necess rio um conhecimento pr vio sobre seus recursos e possibilidades de forma a desenvolver propostas que n o interfiram na solu o devido s limita es encontradas nos programas A partir da podem ser desenvolvidos os teste nos programas para melhor an lise da proposta a ser desenvolvida gerando alternativas de solu o que podem ser verificadas a partir dos recursos de an lise quantitativa e qualitativa dispon veis a fim de demonstrar a viabilidade da alternativa de solu o A avalia o do desempenho com o uso dos simuladores de ilumina o pode ser feita tamb m durante a obra para testar novas alternativas para os problemas projetuais gerados durante a execu o e numa avalia o p s ocupa o para edifica es j implantadas que necessitem de uma an lise quanto aos aspectos luminosos para a cria o de recursos que otimizem o projeto Conclui se que os projetos de ilumina o podem ser desenvolvidos usando esse m todo aplicando os recursos informatizados como indutore
169. menor a profundidade do ambiente maior o n vel de iluminamento na parede oposta janela Em rela o ao uso de elementos sombreadores alternativa 3 o brise horizontal possibilitou a redu o no n vel de iluminamento do ambiente e na incid ncia direta dos raios solares A utiliza o do dispositivo de controle da luz solar o lightshelf alternativa 4 permitiu reduzir a incid ncia direta dos raios solares bem como aumentou o n vel de distribui o luminosa nos pontos P1 P5 e P9 pr ximos janela devido a reflex o ocasionada pelo elemento Em rela o aos pontos mais afastados da janela para a orienta o e hor rio simulado houve uma redu o na ilumina o n o satisfazendo a fun o desse elemento de controle que o de aumentar os n veis nestes pontos devido reflex o no teto 153 ILUMINA O LATERAL 1500 E 1250 5 X ALT 2 2 750 a ALT_3 500 e ALT 4 3 250 PONTOS Figura 4 50 Alternativas com abertura lateral O gr fico 4 51 referente s alternativas para a ilumina o zenital permite inferir que o uso do p direito alto alternativa 5 possibilitou uma maior uniformidade luminosa ao ambiente e o aumento do n mero de aberturas alternativa 7 com mesma rea da alternativa 5 e distribu das de forma centralizada no ambiente trouxe modifica es significativas para o n vel de iluminamento resultante O tipo de abertur
170. mentas para a simula o de aspectos quantitativos e qualitativos dos efeitos da ilumina o sobre o ambiente constru do A metodologia empregou procedimentos te ricos e experimentais sendo embasada no estudo das caracter sticas e finalidades da simula o computacional e dos modelos aplicados a esse objetivo dos m todos de c lculo e an lise da ilumina o e das ferramentas de simula o Foram realizados testes em programas espec ficos para validar resultados identificar limita es de uso das ferramentas e ainda permitir uma an lise comparativa dos mesmos sob seus v rios aspectos O conjunto de experimentos realizados visou verificar o uso das ferramentas em estudos sobre a interfer ncia da ilumina o no ambiente as caracter sticas da ilumina o natural com a modifica o das dimens es posicionamento e tipo das aberturas as consequ ncias da especifica o de materiais com diferentes atributos para um mesmo espa o e sobre o uso integrado da ilumina o natural e artificial em ambientes internos As ferramentas de simula o constituem importante recurso na avalia o do desempenho de projetos de ilumina o pois permitem testar alternativas de solu o a baixo custo e propiciam a visualiza o dos efeitos da luz sobre os ambientes internos Como resultado apresenta se um conjunto de procedimentos para a aplica o das ferramentas na projeta o da ilumina o e no ensino das disciplinas de conforto ambiental Com
171. mesmo hor rio As imagens geradas mostram a ilumina o s 17 00 horas com a luz natural e com a solu o integrada figuras 4 37 e 4 38 Figura 4 37 Imagens simuladas da ilumina o natural da fachada 3 s 17 00 horas e a solu o integrada de ilumina o artificial e natural no mesmo hor rio respectivamente Figura 4 38 Imagens simuladas da ilumina o natural da fachada 5 s 17 00 horas e a solu o integrada de ilumina o artificial e natural no mesmo hor rio respectivamente Para a ilumina o natural de interiores a janela pode ser considerada como uma fonte de luz prim ria j que todas as superf cies do ambiente ir o refletir a luz que passa atrav s dela sendo que a quantidade de luz natural incidente no interior de um ambiente est relacionada com a rea livre de janela dispon vel e seu posicionamento 146 Com base nisto os experimentos apresentados avaliaram a rela o n vel de iluminamento e dimens es das janelas influenciando a quantidade e distribui o da ilumina o natural As alternativas simuladas com o Lightscape possibilitam a partir dos valores de iluminamento para pontos definidos a visualiza o dos mesmos favorecendo a escolha da alternativa mais adequada para a solu o do problema proposto Em rela o gera o de imagens percebe se problemas na qualidade A visualiza o do ambiente simulado n o precisa e coerente apresentando uma imagem sat
172. min ncia interna atrav s de fatores derivados de testes emp ricos e o m todo do Fator de Luz Natural usado na Europa e recomendado pela CIE baseado na determina o da ilumin ncia interna como uma percentagem da ilumin ncia externa Ambos os m todos utilizam recursos gr ficos al m dos anal ticos para calcular a ilumina o natural sendo que a representa o gr fica mais utilizada chamada de Diagrama do Percurso Aparente do Sol Diagrama Solar ou Gr fico de Insola o figural 1 que representa o caminho aparente descrito pelo Sol na ab bada celeste atrav s do m todo de proje o estereografica e determina os hor rios de insola o nos diversos meses do ano Juntamente com o gr fico do Percurso Aparente do Sol utilizado outro gr fico denominado de M scara de Sombra figura 1 2 que representa atrav s da proje o estereogr fica as sombras geradas por dispositivos de sombreamento ou elementos do entorno determinando a por o da ab bada celeste que est escondida pelas obstru es adjacentes Isso feito atrav s de um m todo gr fico onde os ngulos verticais e horizontais que t m como v rtice o centro da superf cie iluminante e abertura angular limitada pelas extremidades dos elementos sombreadores s o marcados com o aux lio do transferidor de ngulos figura 1 3 sobre a representa o da ab bada gerando o diagrama Proje o geom trica de pontos da superf cie d
173. min ria a partir da biblioteca do Lightscape ou definir blocos como lumin rias dando lhes propriedades fotom tricas Pode se definir qualquer distribui o fotom trica que se queira ou implementar distribui es espec ficas segundo os fabricantes Uma lumin ria definida atrav s das seguintes propriedades tipo de fonte luminosa posicionamento da fonte em rela o geometria da lumin ria cor da luz emitida pela fonte grandeza e distribui o da intensidade 5 C lculo da radiosidade Radiosidade o c lculo f sico para determina o de como as luzes reagem com os materiais do mundo real em ambientes 3D A flexibilidade do sistema permite escolher entre velocidade e qualidade da imagem dependendo do n vel de detalhe pretendido para uma determinada tarefa preciso definir os par metros de processo calcular sombra armazenar ilumina o direta e defini o do tra ado de raio da ilumina o direta inicializ 207 lo e processar a radiosidade Nesta etapa o arquivo de prepara o transformado em arquivo de solu o e todos os blocos s o explodidos 6 An lise fotom trica Por detr s do realismo do Lightscape existem informa es valiosas sobre a luminosidade O que permite assegurar n veis de ilumina o para cada superf cie Pode se visualizar a distribui o luminosa atrav s da t cnica pseudo color usando cores ou a escala de cinzas 7 Defini o do percurso da anima o
174. mina o S o Paulo Abilux 1992 p 14 236 Tabela 6 1 Exemplo de tabela de fator de utiliza o para recintos com aberturas laterais p 853 851 833 831 752 553 551 533 531 511 000 K 0 60 0 36 0 34 0 28 0 27 0 33 0 30 0 29 0 24 0 23 0 19 0 13 0 80 0 45 0 42 0 36 0 34 0 41 0 37 0 36 0 31 0 30 0 25 0 18 1 00 0 52 0 48 0 43 0 41 0 47 0 43 0 41 0 36 0 35 0 30 0 22 1 25 0 60 0 55 0 50 0 47 0 54 0 49 0 46 0 42 0 41 0 36 0 26 1 50 0 65 0 60 0 56 0 52 0 59 0 54 0 50 0 47 0 45 0 41 0 30 2 00 0 74 0 66 0 65 0 59 0 66 0 60 0 56 0 54 0 51 0 47 0 34 2 50 0 80 0 70 0 71 0 64 0 71 0 64 0 60 0 59 0 55 0 52 0 38 3 00 0 85 0 74 0 77 0 69 0 75 0 68 0 63 0 64 0 59 0 56 0 42 4 00 0 90 0 78 0 84 0 73 0 79 0 73 0 66 0 68 0 63 0 60 0 45 5 00 0 94 0 81 0 88 0 77 0 82 0 76 0 69 0 72 0 66 0 64 0 48 Fonte ABILUX Uso racional de energia el trica em edifica es ilumina o S o Paulo Abilux 1992 p 30 Tabela 6 2 Coeficientes de utiliza o para recintos com ilumina o zenital Ku coeficiente de reflex o Teto 0 7 0 5 0 3 Paredes 0 5 0 3 0 1 0 5 0 3 0 1 0 3 0 1 ndice de Coeficientes de utiliza o recinto 0 6 0 43 0 38 0 34 0 42 0 38 0 34 0 37 0 34 0 8 0 52 0 47 0 43 0 51 0 46 0 43 0 46 0 43 1 0 0 56 0 51 0 47 0 55 0 51 0 47 0 50 0 47 1 25 0 62 0 56 0 53 0 60 0 56 0 52 0 55 0 52 1 5 0 65 0 60 0 56 0 64 0 59 0 56 0 58 0 55 2 0 0 70 0 66 0 62 0 69 0 65 0 62 0 64 0 61 2 5 0 74 0 70 0 67 0 73 0 69 0 66 0 68 0 65 3
175. na o usando o algoritmo da radiosidade pode requerer muito tempo a depender da complexidade do modelo simulado A facilidade na defini o de materiais e fontes luminosas permite criar imagens mais realistas al m de facilitar o estudo quantitativo da proposta projetual avaliada Podem ocorrer problemas na simula o em decorr ncia do modo de constru o do modelo geom trico que deve por sua vez ser concebido desde o in cio para ser utilizado no programa Os resultados qualitativos se mostraram de grande valia para a percep o visual do ambiente assim como os valores num ricos obtidos mesmo apresentando discord ncias nos resultados em rela o aos valores medidos da ilumina o natural mas permitindo uma avalia o da distribui o luminosa do ambiente O aplicativo Lumen Micro uma ferramenta que possibilita uma an lise quantitativa da ilumina o de forma r pida sendo melhor utilizado para ambientes de geometria simples e com superf cies ortogonais O modelo geom trico constru do no pr prio programa tendo a possibilidade de importar arquivos nos formatos DWG e DXF mas s utilizados para compor o cen rio sem interferir no c lculo da ilumina o A fonte luminosa facilmente definida se houver uma descri o fotom trica em formato IES para especific la Os materiais dispon veis s o poucos podendo ser definidos apenas pela cor e reflet ncia Quanto ao aspecto qualitativo as imagens s podem ser gerad
176. na o natural e o uso de persiana figura 4 18 Optou se pelo uso das persianas verticais posicionadas com um ngulo que impede a incid ncia direta dos raios solares mas permite a contribui o da ab bada celeste para o c lculo do n vel de ilumina o do ambiente MN Figura 4 18 Simula o da ilumina o natural com uso de persianas 134 e Alternativa 5 Ilumina o natural e artificial solu o integrada figura 4 19 Foi simulada a alternativa do uso integrado da ilumina o natural e artificial A WU Figura 4 19 Simula o da ilumina o natural com uso de persiana integrada ilumina o artificial A partir dos resultados das simula es para as 5 alternativas estudadas foram determinados os n veis de iluminamento nos pontos pr definidos descritos na tabela 4 4 e no gr fico da figura 4 20 onde pode se avaliar comparativamente os resultados obtidos Tabela 4 4 Compara o dos n veis de iluminamento das v rias alternativas em lux PONTOS ALT 5 l 1109 58 2 717 72 3 773 95 4 834 61 5 436 80 135 DISTRIBUI O DO ILUMINAMENTO PARA O AMBIENTE ESTUDADO 3000 ALT 1 2500 E ALT 2 5 2000 4 ALT 3 amp 1500 ALT 4 1000 SA ALT 5 5 500 PONTOS Figura 4 20 Distribui o do iluminamento para o ambiente estudado A simula o computacional permite especula es projetuais em arquitetura send
177. na civil e industrial S o Paulo Hemus 1978b 120 p REGO Rejane de Moraes Arquitetura e tecnologias computacionais novos instrumentos mediadores e as possibilidades de mudan a no processo projetual 2000 173 f Disserta o Mestrado Universidade Federal da Bahia Salvador REVISTA PROJETO Consultores indicam como chegar a bons resultados ST Ilumina o S o Paulo Arco Editorial Ltda 1993 n 165 p 75 76 ROMERO Marcelo de Andrade TORRES Cl udia A utiliza o do software Lumen Micro 5 no projeto de ilumina o artificial o caso do edif cio da Companhia S o Paulo In ENCONTRO NACIONAL DE MODELOS DE SIMULA O DE AMBIENTES 1995 S o Paulo Anais S o Paulo N cleo de Pesquisa em Tecnologia da Arquitetura e Urbanismo NUTAU 1995 ROY Geoffrey G A comparative study of lighting simulation packages suitable for use in architectural design Murdoch University School of Engineering october 2000 Dispon vel na Internet http www arct cam ac uk research cadlab lighting publications html Acesso em 14 05 02 SERRA Geraldo G Teoria Simula o e Modelo na Arquitetura In ENCONTRO NACIONAL DE MODELOS DE SIMULA O DE AMBIENTES 1995 S o Paulo Anais S o Paulo N cleo de Pesquisa em Tecnologia da Arquitetura e Urbanismo NUTAU 1995 p 9 18 SILVA Adriane Borda da et al Pict rica o cient fica La actividade de generaci n de imagenes sintpeticas en el contexto de ense anza In S
178. nas como informa o de refer ncia background que n o considerada no c lculo 215 b Arquivos nativos e Arquivo de desenho DES e Template de configura o CFG c Arquivos de sa da e Arquivo de render BMP d Arquivos de exporta o e DXF DWG somente exporta a informa o de geometria do modelo e LP Lightscape preparation file exporta a geometria do modelo informa es sobre reflet ncia dos materiais e a fotometria da lumin ria e HTML HyperText Markup Language linguagem usada para criar documentos para utiliza o na Internet Modos de Sa da e Room Site Summary Output relat rio simples com informa es do ambiente ou s tio corrente contendo informa es sobre o c lculo ilumin ncia e pot ncia dimens es do ambiente reflet ncias das superf cies e custo tipo quantidade e informa es sobre a posi o das lumin rias al m dos dados de entrada e Project Summary Output relat rio que fornece informa es sobre o projeto ambientes e lumin rias existentes e Daylighting Summary Output relat rio com informa es sobre as configura es da ilumina o natural tais como a localiza o e orienta o do ambiente data e hora da simula o condi o da ab bada celeste especificada entre outros e Luminaire Schedule Output resumo de todas as informa es sobre um tipo de lumin ria podendo incluir informa es sobre a l mpada utilizada e Calculation
179. nce respectivamente Alternativa 4 e Alternativa 5 Uso de ilumina o direta figura 4 86 A nova proposta caracteriza se pela utiliza o de uma ilumina o geral direta atrav s de uma lumin ria no centro do ambiente Fornece um n vel de ilumina o direta maior do que as outras alternativas por m pode causar ofuscamento devido ao alto n vel de incid ncia direta sobre a cama Favorece uma distribui o pouco uniforme gerando reas de contraste grandes e pouco iluminadas 176 Figura 4 86 Imagens da ilumina o artificial nos programas Lightscape Lumen Micro e Desktop Radiance respectivamente Alternativa 5 Alternativa 6 Uso de ilumina o indireta figura 4 87 Essa proposta favorece uma distribui o uniforme sobre o ambiente tendo as reas mais pr ximas ao teto melhor iluminadas por m necessitando de uma maior quantidade de l mpadas e consumo de energia para se atingir o n vel desejado Figura 4 87 Imagens da ilumina o artificial nos programas Lightscape Lumen Micro e Desktop Radiance respectivamente Alternativa 6 Os tr s programas possibilitaram uma visualiza o do ambiente com os v rios tipos de sistemas por m cada programa possui sua caracter stica espec fica O programa Lightscape permite uma configura o dos atributos f sicos com maior facilidade O Lumen Micro permite definir apenas a cor e a reflet ncia o que dificulta a determina o das caract
180. nceitos reflex es aplica es e forma o profissional Juiz de Fora Ed UFJF 2001 188 p NEGRISOLI Manoel E M Instala es el tricas projetos prediais em baixa tens o 3 ed revista e ampliada S o Paulo Editora Edgard Blucher Ltda 1982 NEVES Laert Pedreira Ado o do partido na arquitetura Salvador Centro Editorial e Did tico da UFBA 1989 206 p PARRA FILHO Domingos SANTOS Jo o Almeida Apresenta o de trabalhos cient ficos monografia TCC teses e disserta es 3 ed S o Paulo Futura 2000 140 p PEREIRA Alice T C PEREIRA Fernando O R NEVES Patr cia Silveira et al Modelagem Fotorreal stica com software Lightscape In CONFER NCIA LATINO AMERICANA DE INFORM TICA NO ENSINO DE ARQUITETURA I 1998 Florian polis Anais Florian polis 1998 CD ROM 197 PHONG Bui Tuong Illumination for computer generated pictures Communications of the ACM University of Utah v 18 n 6 June 1975 PRATINI Edison Gloss rio de computa o gr fica e realidade virtual Dispon vel na Internet http www usp br nutau pratini gloss rio htm Acesso em 19 10 2000 PROCESSAMENTO gr fico 2001 2 s ntese de imagens real sticas rendering Dispon vel na Internet http www infufrgs br cg teatching inf01044 nedel 15 rendering pdf Acesso em 30 10 02 RE Vittorio Ilumina o externa c lculo e realiza o S o Paulo Hemus 1978a 118p RE Vittorio Ilumina o inter
181. nita de raios para o c lculo devido aos recursos computacionais dispon veis o que gera simplifica es nos algoritmos utilizados As diferen as nas caracter sticas dos equipamentos utilizados no processo de simula o dificulta a compara o dos resultados visuais j que envolve diversas vari veis tais como resolu o qualidade de impress o dentre outros O Lightscape oferece a facilidade de uso e aprendizado e a possibilidade de constantes atualiza es dos dados de entrada al m de permitir a simula o de ambientes de maior complexidade tendo como caracter stica principal a visualiza o de imagens fotorealisticas O Lumen Micro produz bons resultados por m limitados ao tipo de modelo que permite ser simulado sendo que trata o c lculo da ilumina o artificial com melhor precis o gerando bons resultados anal ticos O Desktop Radiance foi o aplicativo que teve resultados menos precisos tanto em rela o s imagens geradas quanto aos valores quantitativos obtidos nos diversos ensaios Devido impossibilidade de cria o e edi o de materiais e fontes luminosos n o permitiu uma simula o mais precisa e coerente desses aspectos em rela o s caracter sticas simuladas nos outros programas 189 Est clara a necessidade de pesquisas que envolvam o estudo de outras ferramentas voltadas para a simula o visual de forma a verificar os recursos das mesmas e a possibilidade de sua utiliza o n
182. ns 1991 LAWSON Bryan How designers think the design process demystified 3 ed Oxford Architectural Press 1997 318 p LAWSON Bryan Design in mind Great Britain Architectural Press 1994 146 p LISCHINSKI Daniel Accurate and reliable algorithms for global illumination Phd Thesis Department of Computer Science Technical Report Cornell University 1994 Dispon vel na internet http www cs huji ac il labs cglab papers acgi Acesso em 25 09 2002 LOPES J M Brisson Cor Dispon vel na Internet http www mega ist utl pt ic cg programa livro cor pdf Acesso em 30 10 02a LOPES J M Brisson Radiosidade Dispon vel na Internet http www mega ist utl pt ic cg programa livro Radiosidade pdf Acesso em 30 10 02b LOPES J M Brisson Ray Tracing Dispon vel na Internet http www mega ist utl pt ic cg programa livro raytracing pdf Acesso em 30 10 02c MACHADO Arlindo M quina e imagin rio o desafio das po ticas tecnol gicas 3 ed S o Paulo Editora da Universidade de S o Paulo 2001 320 p MAGALH ES Maria Amalia Amarante de Almeida A utiliza o do modelo reduzido na simula o de ilumina o natural no interior de edifica es In ENCONTRO NACIONAL DE MODELOS DE SIMULA O DE AMBIENTES 1995 S o Paulo Anais S o Paulo N cleo de Pesquisa em Tecnologia da Arquitetura e Urbanismo NUTAU 1995 p 149 159 196 MAJOROS Andr s Design tools and techniques Passive and Low Ener
183. nte facilidade com a qual o usu rio pode manipular o modelo geom trico da cena e as propriedades ticas dos objetos assim como os par metros do processamento e sa da dos resultados b Hardware e software requeridos c Suporte e documenta o manuais d Dados de entrada referem se aos dados necess rios para o processamento da simula o One of the practical problems with using such programs for performance prediction is that each requires an input the description of the proposed building in a different way to suit its subject SZOKOLAY amp PEDRINI 2000 1 e geometria da cena modelo geom trico tridimensional do ambiente a ser simulado e propriedades dos materiais atributos f sicos que ir o definir o modo como as superf cies ir o interagir com a luz e dados fotom tricos das fontes de luz ilumina o artificial defini o de l mpadas e lumin rias quanto ao tipo e cor e caracter sticas fotom tricas Um dos problemas pr ticos com o uso de programas para a previs o do desempenho que cada um requer como dado de entrada a descri o do edif cio projetado de diferentes maneiras a depender do seu objetivo 71 ilumina o natural variedade de modelos de c u e orienta o latitude longitude dia m s e hora da simula o e Algoritmos utilizados referem se aos modelos de ilumina o utilizados no c lculo da ilumina o f
184. nterpolar as diferentes intensidades dos pol gonos adjacentes Este modelo considera cada v rtice do pol gono como uma superf cie e define o valor luminoso desse ponto de acordo com o princ pio lambertiano onde todas as superf cies s o difusoras independente do material que visam simular Os valores obtidos para cada v rtice s o interpolados linearmente e o valor resultante exprime a tonalidade do pol gono MACHADO 2001 O m todo de c lculo consiste em quatro passos que consistem primeiramente no c lculo dos vetores normais s superf cies numa segunda etapa onde se calculam os vetores normais aos v rtices atrav s da m dia das normais s superf cies de todas as faces que compartilham o mesmo v rtice em seguida s o calculadas as intensidades dos v rtices atrav s da utiliza o dos vetores normais e finalmente cada pol gono sombreado por meio da interpola o linear das intensidades dos v rtices do pol gono BERG 2002a 10 um modelo que apresenta algumas defici ncias tais como n o considerar a posi o do observador j que considera apenas a orienta o da superf cie em rela o s fontes e despreza a varia o da normal no interior do pol gono minimizando o efeito de highlight um centro brilhante atenuado nas bordas em que a cor da fonte de luz se sobrep e cor original da superf cie posicionado onde o vetor da fonte de luz se encontra com o vetor do observador MACHADO 2001 Fig
185. nthetic Imaging System de forma a melhorar sua texturiza o e os resultados anal ticos 108 Inicialmente desenvolvida como ferramenta de pesquisa para ambiente UNIX 217 Dados do fabricante Nome Lawrence Berkeley National Laboratory pela Environmental Energy Technologies Division e pelo Building Technologies Department Site na Internet http radsite lbl gov deskrad Operacionalidade O programa foi criado para operar no sistema operacional Windows e cria um arquivo de entrada padr o usado na vers o Unix ent o executa o programa Radiance padr o atrav s de um batch file MS DOS Estes aspectos do software s o transparentes desde que administrados atrav s dos menus pull down no AutoCAD e no Simulation Manager do Desktop Radiance C lculo da ilumina o O Desktop Radiance opera usando inicialmente o ray tracing utilizado para gerar a texturiza o do espa o e melhorar os c lculos da ilumina o Raios s o tra ados da posi o da c mara para cada superf cie que vis vel na vista para calcular a cor e intensidade atribu da a cada pixel da imagem Alguma interpola o deve ser feita entre pixels individuais Uma an lise similar realizada para os c lculos da ilumin ncia horizontal considerada nos pontos de refer ncia e grid de refer ncia Para cada raio que tra ado para a superf cie do ambiente um n mero de raios adicionais s o considerados at que o raio de luz alcance a fonte A dist
186. o Este trabalho empregou as t cnicas de modelagem por superf cies para a constru o dos modelos simples e por s lidos para a constru o dos ambientes existentes que possu am detalhes complexos 62 Para o processo de simula o preciso definir de antem o o grau de detalhamento do modelo geom trico quais os recursos que podem ser utilizados blocos layers e como as superf cies poder o ser orientadas em rela o incid ncia da luz de forma a facilitar a importa o que a depender do programa de simula o exige um formato de arquivo espec fico podendo gerar a perda de algumas representa es objetos no momento da convers o de um formato para outro 2 2 Simula o computacional Para alguns modelos poss vel utilizar m todos matem ticos para a obten o dos resultados s quest es estabelecidas caracterizando o que chamado de solu o anal tica de problemas Por m como a maioria dos modelos para o estudo da ilumina o s o ditos complexos preciso desenvolver processos que possibilitem avaliar o modelo e dar respostas s diversas quest es envolvidas de forma r pida e precisa Com o surgimento dos computadores de grande capacidade de processamento capazes de resolver sistemas de equa es complexas desenvolveu se a chamada abordagem sist mica que constitui um m todo de resolver problemas problem solving que considera a totalidade dos aspectos envolvidos analisan
187. o e 116 b v Dia e m s especifica o do per odo do ano Ilumina o Artificial par metros necess rios para o c lculo das fontes artificiais de ilumina o i Posicionamento das fontes luminosas localiza o dos pontos de luz no ambiente e ii Caracteriza o das fontes luminosas determina o dos atributos das l mpadas e lumin rias tais como o tipo a cor e o fluxo luminoso da l mpada e a distribui o luminosa da lumin ria que pode ser atribu da atrav s de arquivos no formato IES 4 Modelagem geom trica tridimensional do ambiente descri o do ambiente atrav s 5 6 de uma representa o tridimensional Importa o do modelo geom trico para o ambiente de simula o se a ferramenta de simula o n o possui recursos para o modelamento necess rio importar o modelo constru do em outro programa para o simulador utilizado tomando se o cuidado de verificar os tipos de representa o t cnica de modelagem e estrutura de dados e os formatos de arquivo suportados Processo de simula o prepara o do modelo geom trico para processar a simula o computacional a b d Atribui o de materiais defini o dos atributos dos materiais e aplica o dos mesmos s superf cies do ambiente Posicionamento e ajustes das fontes luminosas inser o das lumin rias no modelo especifica o das aberturas e janelas e defini o
188. o poss vel desenvolver uma solu o sem modifica es f sicas desnecess rias no espa o minimizando gastos e melhorando seu desempenho em rela o ilumina o D Modifica o das dimens es e posicionamento das aberturas No projeto de ilumina o natural de interiores al m das condicionantes locais clima orienta o poca do ano e hora do dia outras vari veis interferem na quantidade e distribui o da luz natural no ambiente projetado como a forma o tamanho e o posicionamento das janelas que influenciam na uniformidade da ilumina o resultante e na incid ncia dos raios solares no interior do ambiente Para avaliar diversas op es foram feitas simula es no programa Lightscape onde foram modificadas as caracter sticas das fachadas e simuladas as alternativas gerando as imagens para a visualiza o da proposta e os dados da distribui o luminosa para um grid especificado O modelo geom trico criado para esse estudo uma sala de aula hipot tica onde as aberturas para ilumina o est o localizadas em uma parede com orienta o Norte onde foram testadas alternativas de dimensionamento das aberturas para se obter a distribui o luminosa figura 4 21 O ambiente analisado possui 70 00 m 10 00 x 7 00 m p direto de 3 00 metros paredes e teto na cor branca piso na cor bege plano de trabalho a uma altura de 0 75 m 136 em rela o ao piso e janelas transparentes sem o caixilho
189. o ambiente Quatro sistemas de ilumina o artificial podem ser utilizados SILVA 1992 25 e ilumina o geral ou global ilumin ncia com um certo grau de uniformidade devido distribui o uniforme de lumin rias figura 1 11 Figura 1 11 Sistema de ilumina o geral e ilumina o direcional a luz incide predominantemente em uma nica dire o devido distribui o e tipo de lumin ria utilizada figura 1 12 2 SILVA 1992 24 30 Figura 1 12 Sistema de ilumina o direcional e ilumina o localizada concentra iluminamento em pontos de interesse pr determinados E utilizada em situa es onde o n vel de iluminamento necess rio alto figura 1 13 e y E Rg r 24 Figura 1 13 Sistema de ilumina o localizada e ilumina o local instala o das lumin rias pr xima tarefa visual iluminando pequenas reas Deve ser complementada por outro sistema de ilumina o figura 1 14 Figura 1 14 Sistema de ilumina o local 2 SILVA 1992 24 4 SILVA 1992 25 5 SILVA 1992 25 31 Ap s a escolha do sistema a ser utilizado necess rio considerar os seguintes aspectos na elabora o do projeto e a fun o e a forma do ambiente que ir definir o n vel de iluminamento necess rio para a execu o das tarefas N vel esse determinado pela norma NBR 5413 da ABNT que trata da ilumin ncia de interiores e os materiais de acabam
190. o da incid ncia solar e cria o do percurso aparente do Sol e m scara de sombra favorecendo estudos de ilumina o natural O Autodesk VIZ 4 o Accurender e o Microstation produzem imagens fotoreal sticas por m n o possibilitam o estudo qualitativo dos n veis de ilumina o existentes E poss vel visualizar a incid ncia dos raios solares nos diversos per odos do ano e produzir anima es Software como o Specter o Radiance e o Desktop Radiance o Adeline o Lumen Micro e o Lightscape s o mais completos permitindo estudos quantitativos e 35 http www lightinganalysts com Products A GI32 agi32 htm 86 http Aw ww bentley com 3 http www integra co jp eng products specter index htm 38 http lesowww epfl ch anglais Leso a frame sof html 108 qualitativos do projeto de ilumina o proporcionando uma an lise mais precisa das condi es de projeto 3 6 As ferramentas empregadas O crit rio para a sele o dos programas estudados baseou se no uso das ferramentas que estavam dispon veis no LCAD Laborat rio de Computa o Gr fica Aplicada a Arquitetura e ao Desenho da Faculdade de Arquitetura da Universidade Federal da Bahia onde a pesquisa foi desenvolvida Foram avaliados os programas Lightscape Visualization System da Autodesk Lumen Micro da Lighting Technologies Inc e Desktop Radiance da Environmental Energy Technology Division Building Technologies Program at Lawrence Berkeley National L
191. o de Computa o Gr fica Aplicada Arquitetura e ao Desenho da Faculdade de Arquitetura da Universidade Federal da Bahia Norma T cnica Brasileira Non uniform Rational B Splines N cleo de Pesquisa em Tecnologia da Arquitetura e Urbanismo da Universidade de S o Paulo Quicktime Virtual Reality Red Green Blue modelo de cor Relative Visual Performance Sociedade Iberoamericana de Gr fica Digital Sistema do Mundo Real Universidade Federal da Bahia Visual Comfort Probability Virtual Reality Modelling Language xviii INTRODU O More significantly movement through the represented space can be simulated in real time within the computer environment This ability possibly more than any other of computer graphics may revolutionize the way in which we use representation to study design and thereby alter the sensitivities criteria and qualities that apply to architectural design LASEAU 2000 79 INTRODU O Esta pesquisa visa estudar o uso de tecnologias computacionais para a simula o de projetos de ilumina o como ferramenta auxiliar na concep o e detalhamento de projetos de modo a prever e minimizar poss veis problemas relativos ao conforto luminoso Atrav s da defini o das caracter sticas e objetivos da simula o computacional e o estudo de modelos aplicados pretende se avaliar a efic cia da aplica o da simula o no ato de projetar em arquitetura e especificamente no processo
192. o de cor de determinada superf cie ou objeto a ser iluminado expresso em percentagem Tabela 1 2 Descri o dos valores de IRC ndice Descri o 90 a 100 Excelente 80 a 89 Bom 60 a 79 Razo vel 40 a 59 M dio Abaixo de 40 Insuficiente e fluxo luminoso quantidade de luz emitida pela l mpada e vida til e rendimento e efici ncia luminosa rela o entre o fluxo luminoso total emitido pela fonte e a pot ncia por ela absorvida em l mens por watts Im W e classifica o quanto ao tipo l mpadas incandescentes comuns e hal genas e l mpadas de descarga fluorescente comum fluorescente compacta a vapor de merc rio a vapor de s dio mista e a vapor met lico 33 1 3 2 Lumin rias Tamb m chamadas de aparelhos de ilumina o s o dispositivos capazes de distribuir de forma controlada a luz gerada pelas l mpadas tendo a fun o de conex o e prote o da l mpada distribui o do fluxo luminoso conforto evitando o ofuscamento alojamento dos reatores quando necess rio e acabamento dando beleza e est tica As lumin rias s o definidas e diferenciadas pela quantidade e tipo de l mpadas que pode abrigar pelo seu rendimento pelo fator de utiliza o e por sua curva de distribui o luminosa ou curva fotom trica O rendimento de uma lumin ria a raz o entre o fluxo luminoso fornecido pela lumin ria em lumens e o fluxo emitido pela l mp
193. o de energia el trica na ilumina o artificial e no condicionamento de ar o adensamento das cidades e a escassez de reas verdes dentre outros s o ocasionadas em alguns casos pela legisla o de uso e ocupa o do solo que n o considera muito dos aspectos do conforto ambiental e da conserva o de energia Al m disso tem se observado atrav s de estudos de an lise p s ocupa o que muitos dos aspectos relacionados com o conforto ambiental n o t m sido considerados na hora de projetar deixando algumas solu es a serem resolvidas durante ou ap s a execu o da obra o que aumenta os custos com reformas n o previstas com condicionamento de ar implanta o de novos pontos de ilumina o artificial etc Com a amplia o da oferta e sofistica o dos equipamentos utilizados em edifica es os projetos de ilumina o t m sido concebidos privilegiando a luz artificial e esquecendo se a possibilidade do aproveitamento da luz natural para iluminar os ambientes durante o dia deixando o recurso da luz artificial apenas para complementa o da ilumina o necess ria no decorrer do dia e seu uso noite Em decorr ncia da atual crise energ tica devido possibilidade de esgotamento dos recursos naturais mais utilizados para a produ o de energia fundamental pensar o uso racional da ilumina o natural relacionado ilumina o artificial Uma das metas da campanha em prol da conserva o de ener
194. o de uma metodologia para utiliza o da simula o computacional no processo de projeto de ilumina o usando a para a verifica o dos projetos propostos e an lise das alternativas de forma mais r pida e eficiente Para isso necess rio que nas disciplinas envolvidas sejam criadas atividades de laborat rio para o estudo e aplica o das ferramentas espec ficas voltadas para a simula o de forma que o aluno tenha a oportunidade de conhecer os programas e desenvolver um m todo de trabalho mais adequado tarefa a ser realizada Em mbito acad mico algumas ferramentas foram desenvolvidas para o estudo da ilumina o podendo ser aplicadas nos laborat rios de conforto como auxiliar no aprendizado e outras mais completas podem ser adquiridas a um custo menor quando utilizadas para fins did ticos Justificativa Com o adensamento e a verticaliza o das cidades sem a preocupa o com os aspectos de conforto ambiental seja ele ac stico t rmico ou luminoso al m da crise energ tica fica evidenciada a necessidade de revis o dos modelos de desenvolvimento urbano e da tipologia das edifica es para controlar o consumo de energia e consequentemente as condi es de conforto ASSIS 1995 19 Muitas das defici ncias que ocorrem com rela o aos n veis de conforto tais como o ofuscamento e a elevada carga t rmica imposta aos ambientes devido ao uso de grandes pain is envidra ados nas fachadas o alto consum
195. o do fabricante Operacionalidade Ambientes objetos e lumin rias podem ser inseridos movidos copiados e apagados com o uso do mouse Vistas tridimensionais permitem excelente capacidade de visualiza o e manipula o e Importa e exporta arquivos DXF e DWG inclusive com suporte para o AutoCAD 2000 C lculo da ilumina o Para ilumina o externa oferece um recurso de c lculo autom tico ou seja para cada mudan a efetuada o programa calcula imediatamente o seu efeito sobre o projeto luminot cnico Al m disso o programa calcula a quantidade de lumin rias a partir da defini o do n vel de ilumina o desejado O c lculo da ilumina o feito a partir da defini o de um grid de c lculo podendo ser realizado para uma superf cie horizontal vertical e para uma superf cie selecionada qualquer al m de calcular o VCP visual comfort probability impacto do brilho das lumin rias diretas no conforto dos ocupantes e o RVP relative visual performance impacto causado pela ilumina o na performance visual atrav s da determina o do ngulo de vis o e do tipo de tarefa a ser desenvolvida Os c lculos s o efetuados considerando os seguintes aspectos e Quick Calcs considera somente a componente direta da ilumina o de forma a obter resultados simples de forma r pida e Detailed Calculations calcula as componentes diretas da ilumina o e as interreflex es e Auto Recalc quando habilita
196. o do local em m L largura do local em m e h dist ncia da fonte de luz ao plano de trabalho em m Com o valor do fluxo necess rio para iluminar o ambiente aplica se a express o 1 10 para o c lculo do n mero de lumin rias necess rias e a express o 1 11 para o c lculo do n mero de l mpadas 1 10 N olum onde N n mero de lumin rias e olum fluxo luminoso da lumin ria em lumens 1 11 glum lamp x n onde lamp fluxo luminoso de uma l mpada em lumens e n n mero de l mpadas A distribui o das lumin rias dada pelo n mero de lumin rias tomando se como espa amento m ximo entre eixos o valor de 1 1 vezes a altura do recinto sendo que a dist ncia entre a lumin ria e a parede dada pela metade da dist ncia entre o eixo de duas lumin rias Para a defini o do fator de utiliza o pode se utilizar a tabela descrita no anexo A ou o M todo das Cavidades Zonais que se baseia no c lculo dos ndices de cavidade e das reflet ncias de cada cavidade existente al m da reflet ncia da parede para determinar o fator Neste m todo o ambiente dividido em tr s cavidades sub espa os b sicas descritas a seguir 39 e cavidade do teto Cr a cavidade situada acima do plano das lumin rias e cavidade do recinto Cp equivale rea situada entre o plano da lumin ria e o plano de trabalho e e cavidade do ch o Cc
197. o menu Radiance Tools 114 Extrus o de uma linha com a dire o Z para formar um pol gono superf cie opaca 221 4 Posicionamento de lumin rias Somente podem ser adicionadas as lumin rias existentes na biblioteca do programa n o podendo inserir arquivos fotom tricos IES no modelo A biblioteca de lumin rias cont m uma descri o f sica das superf cies da lumin ria com os materiais aplicados e os dados representativos da intensidade da lumin ria S o geralmente lumin rias gen ricas listadas no 1993 IESNA Lighting Handbook Em geral cont m somente um plano nico de dados fotom tricos que n o devem ser usados para detalhar c lculos de projeto Embora emitam um n mero correto de lumens n o s o necessariamente na dire o correta desde que todos os planos horizontais tenham sido alcan ados em m dia 5 Prepara o da simula o Ap s os passos anteriores tem se que fazer uma an lise ou texturiza o do espa o considerando a luz do dia e ou a ilumina o artificial Para calcular a ilumin ncia deve ser especificado inicialmente um ponto ou um grid Para produzir a texturiza o do espa o deve se dar um nome a c mera e fornecer a dist ncia focal da lente em mil metros 20 mm um bom tamanho inicial para visualiza o que determinar ngulo de visualiza o da cena Deve se determinar a posi o e orienta o da c mara no modelo especificando um ponto de inser o x y
198. o no c lculo das interse es dos raios com os objetos da cena Devido a isso Whitted inverteu o processo surgindo o chamado Backward Ray Tracing tra ado inverso de raios onde por cada pixel do espa o de tela passa um raio que parte do olho do observador at alcan ar algum objeto da cena O comportamento do raio em rela o ao objeto dado pelos coeficientes de reflex o difus o refra o e absor o do objeto Esse algoritmo uma t cnica de gera o de imagens que modela a intera o luminosa entre os objetos da cena permitindo bons resultados em rela o textura luminosa remo o de superf cies ocultas j que considera para efeito de exibi o apenas a ltima superf cie atingida pelo raio antes dele atingir o observador refra o sombras e reflex o especular por m ainda precisa do uso de uma ilumina o ambiente n o direcional para representar todas as outras contribui es da ilumina o global O Ray Tracing possui ainda uma importante caracter stica que ser um algoritmo dito de vista dependente pois depende da posi o do observador para determinar os pontos no qual a equa o de ilumina o ser aplicada Devido a isso trata com efici ncia de fen menos 87 especulares altamente dependentes da posi o do observador mas necessita de maior processamento para tratar dos fen menos difusos que mudam pouco sobre grandes reas de uma imagem ou entre imagens produzidas de diferentes
199. o o efeito que decis es diferentes t m sobre um dado sistema e segundo o m todo de constru o ou seja os meios escolhidos para representar a realidade o modelo pode ser 8 Ato de adquirir conhecimento 55 f sico representando as caracter sticas f sicas da realidade sendo classificados como icdnicos tendo suas propriedades f sicas representadas por meio de uma escala ex modelos arquitet nicos fotografias e anal gicos que usa regras de transforma o para representar as propriedades f sicas do objeto real ex mapas desenhos e gr ficos conceitual representando as caracter sticas relevantes mediante conceitos linguagens ou s mbolos podendo ser verbal atrav s do emprego da palavra falada ou escrita e matem tico atrav s do uso de s mbolos e rela es expressas em termo de opera es e segundo a an lise do tempo o modelo pode ser est tico que se concentra na posi o e possibilidades num momento particular dado e din mico que se concentra em processos e fun es atrav s do tempo Considerando essa classifica o podemos exemplificar na arquitetura alguns tipos de modelos Projeto desenho modelo descritivo f sico anal gico e est tico Memorial descritivo modelo conceitual verbal Maquete de um edif cio modelo descritivo f sico ic nico e est tico 56 2 Elma Ghraby apud MORAIS 1995 descreve um outro tipo de
200. o processo de projeto de ilumina o Desdobramentos e Trabalhos Futuros Os resultados obtidos nesta pesquisa podem orientar novos trabalhos dispostos a discutir os resultados encontrados que n o foram satisfat rios tais como a simula o visual atrav s do programa Desktop Radiance e as discrep ncias encontradas nos resultados quantitativos da simula o da ilumina o natural nos tr s programas avaliados Tem se a confian a que um significativo avan o foi empreendido para o estudo e aplica o da simula o nos projetos de ilumina o j que cada vez mais a tecnologia tem proporcionado um desenvolvimento no modo de pensar o projeto permitindo resultados que at ent o n o eram dispon veis com os meios tradicionais de projeta o Sugere se para trabalhos posteriores o estudo mais aprofundado dos m todos de c lculo implementados em tais ferramentas bem como a aplica o pr tica dos procedimentos desenvolvidos na concep o de projetos de arquitetura e de ilumina o al m do uso de tal ferramental no ensino das disciplinas de conforto como forma de ampliar o aprendizado do aluno disponibilizando novos recursos para a aquisi o do conhecimento 190 BIBLIOGRAFIA H pessoas que transformam o Sol numa simples mancha amarela mas h tamb m aquelas que fazem de uma simples mancha amarela o pr prio Sol Pablo Picasso 191 REFER NCIAS BIBLIOGR FICAS ABILUX Ag ncia para Aplica o de Ener
201. o resultado o valor de 265 77 lux A verifica o dos n veis de ilumina o para as diversas situa es foi feita em 9 pontos situados conforme a figura 4 54 na altura do plano de trabalho a 0 75 m do piso do c modo Com as simula es executadas nos programas obteve se os resultados poss veis para cada aplicativo em particular tentando se retratar o ambiente de forma semelhante em todos os programas 156 E io P7 P8 P9 e uw P4 P5 P6 S m e gt o To ma ES P1 P2 P3 0 LEGENDA 0 751 0 75 075 9 q pe 0 0 ai PONTO DE LUZ H 3 00 e PONTO DE MEDI O Figura 4 54 Indica o dos pontos de medi o da ilumina o natural e artificial Para a avalia o quantitativa as tr s ferramentas disponibilizaram a utiliza o de um grid de pontos para a determina o das ilumin ncias cujos valores est o nas tabelas 4 8 e 4 9 para a ilumina o natural e artificial respectivamente Tabela 4 8 Valores de ilumin ncia na simula o da luz artificial PONTOS LUMEN MICRO LIGHTSCAPE DESKTOP RADIANCE LUX LUX LUX l 191 66 2 201 29 3 206 96 4 199 20 5 197 26 6 202 27 7 191 64 8 179 48 9 194 16 157 Tabela 4 9 Valores de ilumin ncia na simula o da luz natural 21 de mar o as 9 00 horas LUX LUX LUX l 1030 76 2 854 34 3 750 49 4 1434 81 5 1282 69 6 1023 92 7 45268 17 8 1958 09 9 120
202. om o uso de elementos de redirecionamento aproveitando a luz natural por meio das reflex es sobre estes elementos e da componente luminosa proveniente da ab bada celeste Foram simuladas no programa Lightscape 5 alternativas para avaliar o ambiente 132 Alternativa 1 Ambiente conforme as condi es atuais figura 4 15 O ambiente nas suas condi es atuais utiliza a ilumina o artificial durante todo o dia n o considerando os aspectos da ilumina o natural S o utilizadas persianas na janela para evitar a incid ncia direta dos raios solares Figura 4 15 Simula o da ilumina o artificial existente Alternativa 2 Ilumina o artificial proposta figura 4 16 Considerando o uso da ilumina o artificial esta alternativa melhora os n veis de iluminamento se comparado s condi es existentes no local e atinge o n vel recomendado pela norma NBR 5413 1982 Figura 4 16 Simula o da ilumina o artificial proposta 133 Alternativa 3 Ilumina o natural figura 4 17 Simulando a ilumina o natural em 22 de dezembro s 10 00 horas percebe se a incid ncia direta do sol que aumenta a carga t rmica e atinge a rea de trabalho sendo necess rio o uso de um dispositivo de sombreamento e controle que diminui a incid ncia direta os efeitos t rmicos e aproveita as reflex es geradas Figura 4 17 Simula o da ilumina o natural s 10 00 horas Alternativa 4 Ilumi
203. onte de luz distante de emiss o de raios paralelos e como um domo de raio infinito convencionado para as condi es de c u limpo parcialmente encoberto ou encoberto O processo de simula o se d em tr s etapas a primeira a configura o dos par metros de simula o a segunda a subdivis o das superf cies numa malha de elementos finitos e a terceira o processamento propriamente dito onde o modelo de radiosidade de refinamento progressivo aplicado para o c lculo da ilumina o Ap s a simula o os resultados num ricos podem ser visualizados graficamente em imagens de falsa cor ou escala de cinza ou atrav s da an lise de pontos simples ou em um grid A an lise qualitativa feita atrav s da visualiza o do modelo simulado em v rios pontos de vista ou em imagens texturizadas com o uso do modelo de ilumina o ray tracing O programa ainda possibilita a cria o de anima es mas somente com o c lculo da radiosidade O Lumen Micro um programa para an lise da ilumina o que permite a visualiza o dos ambientes e a an lise do seu desempenho possuindo uma interface amig vel e de f cil aprendizado O modelo definido no pr prio programa com a restri o de modelar apenas ambientes ortogonais n o sendo poss vel utilizar elementos inclinados ou curvos H a possibilidade de importar arquivos DXF ou DWG mas estes s o utilizados apenas como background para visualiza o Os
204. or meio da exibi o de relat rios num ricos descrevendo os n veis de ilumina o do ambiente imagens est ticas formas mais utilizadas ou atrav s de anima o e walkthrough Para a simula o qualitativa existem limita es t cnicas nas imagens que dificultam a avalia o da ilumina o tais como as diferen as no processo de gera o de imagens nos programas as diferen as que ocorrem com o uso de diferentes equipamentos de exibi o e principalmente a adequa o do sistema visual humano aos n veis de luminancia Estas limita es dificultam os estudos comparativos entre ambientes simulados e ambientes reais causando uma sensa o diferente quando visualizado o projeto simulado e o espa o ap s sua execu o Os dados quantitativos s o apresentados na forma de um grid de valores de ilumina o n veis de ilumin ncia ou lumin ncia definidos atrav s da escolha de pontos na tela ou por meio de m todos gr ficos representando os gr ficos isolux ou diagramas de falsa cor emulando estas curvas Esses dados podem estar dispon veis para visualiza o em tela ou impress o em relat rio de an lise ferramentas de an lise Em programas espec ficos para a simula o de ilumina o al m da visualiza o dos espa os iluminados preciso obter informa es num ricas sobre a ilumina o do ambiente projetado para estabelecer par metros de an lise quantitativa e verificar se os n veis existentes no ambi
205. oria e aplica o S o Paulo Edgar Bliicher 1982 2 ed revista e ampliada p 125 242
206. ortante recurso para auxiliar o estudante no desenvolvimento de uma consci ncia cr tica sobre os fen menos da luz e sua atua o sobre o ambiente constru do A partir do enfoque dado pelos procedimentos de projeto apresentados poss vel criar projetos mais engajados com as quest es de ilumina o principalmente a natural at ent o pouco aprofundados que permitam melhorar as condi es de habitabilidade dos edif cios reduzindo os custos com energia e evitando a necessidade do uso constante da ilumina o artificial e do condicionamento de ar At ent o a grande maioria das discuss es a cerca da aplica o das ferramentas de simula o dos aspectos t cnicos da constru o tem se dado em mbito acad mico e cient fico nos congressos e semin rios realizados sobre o tema por m com o enfoque na valida o e aprendizado dos programas sem relacion los ao processo projetual e ao ensino das disciplinas de Arquitetura necess rio portanto entender que o uso da tecnologia informatizada n o deve ser aplicado somente para o aprendizado do programa mas deve estar pautada na constru o de uma metodologia de integra o com o ato de projetar permitindo ao usu rio desenvolver sua habilidade criativa e perceptiva 187 quando lidando com os aspectos t cnicos do projeto A simula o acelera o amadurecimento profissional pela possibilidade de experimentar v rios casos durante o processo de aprendizagem em mb
207. os de simula o podem ser usados para os seguintes objetivos segundo Soares 1990 4 e ferramenta de an lise para detec o de elementos cr ticos e ferramenta explanat ria para defini o de um sistema ou problema e ferramenta para s ntese e avalia o de solu es propostas e e ferramenta de planejamento para desenvolvimentos futuros 37 Sistema que existe caracterizado por seus componentes sua organiza o e fun o 52 Assim a modelagem para simula o assunto de interesse de projetistas na Arquitetura e no Urbanismo visto que com o uso da simula o pode se prever o comportamento de um ambiente proposto e selecionar uma alternativa de projeto a partir de uma gama de solu es possibilitando infer ncias sobre o sistema sem constru lo sistemas propostos sem perturb lo em casos de sistemas de alto custo operacional e sem destru lo determinando os limites para o seu funcionamento Para a simula o do projeto de ilumina o tem se utilizado os recursos da computa o gr fica para simular os efeitos fotoreal sticos do mundo real a partir do processo de s ntese de imagens onde podemos construir uma simula o reproduzindo ambientes fen menos e comportamentos do mundo f sico gerando imagens que parecem reais segundo o padr o de refer ncia da fotografia o que envolve a representa o gr fica precisa de objetos e a descri o f sica dos efeitos de ilumina o na cena que incluem
208. os figural 5 que interferem na quantidade de luz dispon vel SILVA 1992 56 e c u claro quando a rea coberta pelas nuvens corresponde a menos de 1 3 de sua superf cie Provoca uma luz intensa direta do Sol e difusa da ab bada deixando o c u claro no horizonte e escuro no z nite e c u parcialmente encoberto quando a ab bada celeste possui de 1 3 a 2 3 de sua superf cie coberta produzindo uma varia o entre momentos de luz solar intensa e de luz difusa e e c u encoberto quando a ab bada est totalmente encoberta por nuvens e o Sol n o vis vel CEU CLARO Po Predom nio da luz direta CEU PARCIALMENTE ENCOBERTO l 7 a Luz direta e luz CNS a difusa M ae CEU ENCOBERTO o A Predominio TAA somente da luz tv difusa V4 AY Figura 1 5 Condi o de ilumina o da ab bada celeste ABILUX 1992 19 19 A ilumina o natural pode ser considerada na ado o do partido arquitet nico de duas maneiras distintas como ilumina o lateral proveniente de janelas elementos vazados e aberturas posicionadas nas paredes externas da edifica o e como ilumina o zenital admitida com a implanta o de domus clarab ias lanternins sheds e aberturas posicionadas na cobertura da edifica o Esses dois sistemas podem ainda ser utilizados de forma associada para um melhor aproveitamento das condi es de ilumina o natural Segundo Silva 1992 59 e ABILUX 1991 9 c
209. os simulados nos programas e os dados coletados em uma situa o real de forma a verificar qu o coerentes e precisos os resultados obtidos na simula o computacional seriam e e um estudo comparativo entre os dados simulados com os dados obtidos a partir dos c lculos tradicionais utilizados no projeto de ilumina o Esse estudo fornece apenas em n vel de compara o os dados quantitativos dos n veis de ilumina o no ambiente n o sendo poss vel avaliar de forma qualitativa o ambiente estudado apesar das ferramentas possibilitarem a gera o de imagens do ambiente A partir da foram desenvolvidos novos experimentos que possibilitaram a verifica o do uso da simula o computacional no desenvolvimento de projetos de ilumina o atrav s de estudos sobre a interfer ncia da ilumina o no ambiente sobre as caracter sticas da ilumina o natural com a modifica o das dimens es posicionamento e tipo das aberturas sobre as consequ ncias da especifica o de materiais com diferentes atributos para um mesmo espa o e sobre o uso integrado da ilumina o natural e artificial em ambientes internos Dessa forma foi poss vel verificar os resultados obtidos e compar los com os valores encontrados nos ambientes reais ou nos c lculos tradicionais de forma a avaliar o uso dos programas de simula o do ponto de vista da sua aplica o no processo projetual de ilumina o descrevendo as possibilidades vantagens e d
210. osidade dificulta a determina o do tipo de configura o de c u a ser utilizado nos programas de simula o Os programas utilizam um padr o estabelecido pela CIE de modelo de c u ideal que segundo Ward 2002 3 n o adequado para predizer os valores de ilumina o interna VALORES MEDIDOS x VALORES SIMULADOS S 9 00 HORAS SALVADOR 100000 SE 3 B LUX METRO a 10000 A LIGHTSCAPE O gt lt LUMEN MICRO a DESKTOP RADIANCE Z 1000 5 z 100 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 PONTOS Figura 4 10 Valores medidos e obtidos na simula o da ilumina o natural as 9 00 horas 128 A an lise qualitativa feita a partir da foto figura 4 11 e da imagem sint tica figura 4 12 fomece subs dios para se verificar qu o pr ximo da percep o humana o resultado visual da simula o da ilumina o natural nestes programas Possibilita ainda a visualiza o da proje o da incid ncia da luz solar sobre as superf cies comparada proje o real A simula o visual foi feita com o programa Lightscape porque retrata real sticamente as caracter sticas visuais do ambiente Os outros programas n o geraram bons resultados visuais sendo que o Lumen Micro n o permitiu representar o ambiente com a qualidade requerida descrevendo o como uma caixa retangular n o possibilitando a inclus o das grades na janela e das reentr ncias nas paredes assim como a atribui o de a
211. ou computacionais das condi es de conforto no ambiente constru do desenvolvendo projetos tais como o Simulador de Trajet ria Solar para Estudo de Insola o e Sombreamento nas Edifica es e o Simulador de Obstru o da Ab bada Celeste para Estudos de Conforto T rmico e de Conforto Luminoso Visual Modelagem f sica e computacional do globoestereosc pio para a an lise do desempenho do projeto e o LabCon Laborat rio de Conforto Ambiental da Universidade Federal de Santa Catarina que atrav s de seus pesquisadores desenvolve trabalhos na rea de conforto luminoso atrav s de estudos sobre a simula o da ilumina o em modelos f sicos e computacionais Alguns trabalhos podem ser encontrados em publica es de semin rios e congressos voltados para estudos na rea de Conforto Ambiental onde se destacam o ENCAC Encontro Nacional de Conforto do Ambiente Constru do e o ENTAC Encontro Nacional de Tecnologia do Ambiente Constru do e aqueles voltados para a discuss o de variados enfoques na rea de Arquitetura e Desenho como os simp sios promovidos pelas entidades NUTAU N cleo de Pesquisa em Tecnologia da Arquitetura e Urbanismo o GRAPHICA Congresso Internacional de Engenharia Gr fica nas Artes e no Desenho e o SIGRADI Congresso da Sociedade Iberoamericana de Gr fica Digital Destacamos tamb m as entidades normalizadoras de projetos de ilumina o voltadas para a divulga o de in
212. out arquitetura e mobili rio as medidas do ambiente devem ser estabelecidas assim como as dimens es do mobili rio proposto Escolha dos materiais a serem utilizados os materiais devem ser especificados de acordo com seus atributos de cor reflet ncia transpar ncia e rugosidade principalmente aqueles aplicados nas paredes no teto e no piso e Defini o das l mpadas lumin rias e da sua distribui o e posicionamento a defini o correta das fontes luminosas essencial para a simula o da ilumina o tanto quantitativa quanto qualitativamente Defini o dos par metros de ilumina o os par metros a seguir devem ser conhecidos j que fazem parte dos dados de entrada nos programas de simula o necess rios para o processamento do c lculo a Ilumina o natural par metros necess rios para o c lculo da incid ncia da luz natural no espa o proveniente da incid ncia direta do sol ou da reflex o pela ab bada celeste i Orienta o posicionamento do ambiente em rela o ao Norte verdadeiro 11 Latitude e longitude especifica o das coordenadas geogr ficas do local o que ir definir a incid ncia solar sobre o mesmo iii Condi o da ab bada celeste padroniza o definida pela CIE para a caracteriza o do c u podendo ser especificado como c u claro parcialmente nublado ou nublado iv Hor rios determina o da hora solar para a simula
213. para manipula o e edi o de objetos Inclui ainda uma biblioteca com um grande n mero de blocos de lumin rias com atributos de ilumina o e de materiais com a possibilidade de cria o e de edi o de defini es espec ficas 203 O comportamento dos materiais baseado em caracter sticas f sicas dos mesmos e as propriedades das fontes luminosas fundamentadas em leis f sicas incluindo cor luminosidade e distribui o da intensidade luminosa O programa possui tamb m ferramentas para a visualiza o da distribui o de luz atrav s do n vel de iluminamento ou lumin ncia sobre as superf cies do modelo C lculo da ilumina o O Lightscape calcula a ilumina o atrav s de dois algoritmos ray tracing e Radiosidade Rendering O programa cria imagens sint ticas atrav s de duas t cnicas openGL e ray tracing Esses m todos usam diferentes modelos de reflex o da luz logo as imagens criadas n o parecem iguais quando texturizadas com um desses algoritmos Ambos possibilitam uma variedade de resolu es de imagens e antialiasing sendo este usado para suavizar as bordas dos objetos que comp em a imagem melhorando sua qualidade O openGL gera imagens com a mesma qualidade exibida na janela de gr fico pode ser mais r pido pois pode ser acelerado pelo hardware mas limitado ao rendering dos efeitos de ilumina o direta e difusa da solu o de radiosidade O ray tracing produz uma imag
214. per odo da simula o posi o geogr fica do ambiente al m da cor e condi es da ab bada celeste de forma a avaliar como as ferramentas tratam a simula o da ilumina o natural do ponto de vista quantitativo e qualitativo JANTAR P9 4 P10 e amp LEGENDA 120 0 lt gt PONTO DE LUZ P e PONTO DE MEDI O Figura 4 9 Pontos de medi o dos n veis de iluminamento natural Na tabela 4 3 poss vel verificar os valores encontrados nas medi es in loco da ilumin ncia dos pontos e os valores obtidos na simula o que demonstram uma grande diverg ncia principalmente nas reas mais afastadas da abertura 127 Tabela 4 3 Valores medidos no local e valores obtidos na simula o para ilumina o natural s 9 00 horas PONTOS LUXIMETRO LIGHTSCAPE LUMEN MICRO DESKTOP RADIANCE LUX LUX LUX LUX I 430 02 2 27000 2983 62 46413 514 59 3 422 79 4 474 52 5 322 44 6 970 338 14 7 268 16 8 270 53 9 223 21 10 552 86 220 09 Com esses valores foi possivel gerar o grafico da figura 4 10 observando se discrep ncias significativas nos valores simulados Para a simula o da ilumina o natural em condi es de c u parcialmente nublado os valores destoam significativamente Isso ocorre provavelmente pela forma como o algoritmo de c lculo implementado e pelas condi es de variabilidade da nebulosidade da ab bada celeste no momento da medi o A nebul
215. pliada p 123 241 Gr fico 2 Determina o do fator de utiliza o de lumin rias para o m todo das cavidades zonais e vs foram Gg LL puSt 222 gt Fetiator facho aberta cy dmpede cor corngde 33 se a ses zeker BEETS SESE ae a Lumindrio c pintura thfusoro HIE ase A 38 AZ AT 40 34 AS ST 33 38 33 30 42 35 30 39 33 20 54 30 20 36 3 20 35 29 241 31 26 23 DA 27 RR Di 28 21527 23 19 1 924 19128 22 J 8 25 20 55s 6 sjss a 38 ns 32 264 3 2 25 57 3i 27 L353 28 25 26 24 22 D4 26 23 30 125 21125 21 19 2 27 22 4 AS Ai 7 73 JOT 5 4 73 6 Mo O 56 57 54 51 35 29 32 27 29 s 38 30 24 228 233 26 22 26 2 3 25 20526 22 10 23 10 26 Dr 17 25 ID 6 B 20 16 25 19 15425 IT l A4 42 MO 39 37 36 433 32 M pie 34 32 33 31 29 528 27 28 33 29 26 29 26 24 125 23 21 29 25 22 26 23 20 20 18 22 JD 7 J9 17 18 20 J 16 LI IS tS 5S p2 pS JS ii 13 40 LA pi 09 Je it OS a O OM 1310 8 dl 109 07 AP ABA A6 14 A2 39 50 AO 37 35 6 sa 88 34 31 E 33 3 54 32 30 o DR e BUN dia sd Lewindra c Stes de 2 i mpesa 3 29 27 1 36 26 1 27 24 30 26 24 128 25 73 24 21 27 24 21 23 2 9 4242 49 23 20 j 3 J9 JO 22 19 JO 2i 10 Ve LATAS 20 17 AS AD 6 dA terior paro 4 mpodas lane Osni RUN a Fonte MOREIRA Vin cius de Ara jo Ilumina o amp fotometria te
216. pontos de vista Elementos que constituem o algoritmo e s o considerados no processo de c lculo a A luz considerada como a soma da luz difusa especular e ambiente tendo sua intensidade atenuada com a dist ncia percorrida pelo raio equa o 3 4 Ja Id Ie 3 4 d onde I intensidade total Ia intensidade da luz ambiente Id intensidade da luz difusa Te intensidade da luz especular e D dist ncia b As fontes de luz utilizadas podem ser pontuais direcionais ou extensas c Um objeto s ser vis vel se for uma fonte de luz ou se refletir ou transmitir um determinado raio que incidiu sobre ele Baseia se na Lei de Snell Decartes equa o 3 5 ZUFFO 1992 39 que afirma que para a dire o dos raios refletidos o ngulo de incid ncia 01 em rela o normal N igual ao ngulo de reflex o 01 e para a dire o dos raios transmitidos o seno do ngulo de incid ncia 01 est para o seno do ngulo de transmiss o 02 na mesma raz o que os coeficientes de refra o n n2 dos materiais onde o raio de luz est atravessando 88 R 1 2Nxcos0 a lider ol NG a senO n L NA N oly i a AN A Ni N nz n Ny Ni 1 1 T xI cos0 xcos N 3 5 n N n Figura 3 8 C lculo dos raios refletido e transmitido onde N vetor normal superficie I vetor na dire o da fonte luminosa R vetor da dire o de ref
217. porta o dos modelos estes foram constru dos no pr prio programa com recursos limitados gerando diferen as na visualiza o dos mesmos Cada experimento realizado possibilitou um estudo espec fico da ilumina o e permitiu uma an lise dos recursos das ferramentas empregadas para a visualiza o do ambiente simulado e para a determina o dos n veis de ilumina o propostos Com essas an lises foi poss vel desenvolver uma metodologia de trabalho para o uso das ferramentas de simula o computacional de ilumina o al m de procedimentos para sua aplica o no processo de projeta o arquitet nica A Ilumina o artificial Como primeiro experimento foi desenvolvido um estudo para a valida o do programa Lightscape como ferramenta de an lise quantitativa e qualitativa para o projeto de ilumina o artificial de um ambiente real o que permitiu analisar as caracter sticas desse programa em rela o s diversas fases do processo de simula o modelagem defini o e atribui o dos materiais caracteriza o das fontes luminosas algoritmos implementados e sa da dos resultados O programa foi escolhido porque al m de calcular os n veis de ilumin ncia para a proposta simulada voltado para a gera o de imagens fotoreal sticas 120 Assim tomou se uma sala de 25 90 m de um apartamento residencial com p direito de 2 74 m composto de ambiente de estar jantar e varanda fechada com es
218. portanto um meio de simula o Por m poucos t m no o das possibilidades existentes nos programas 67 computacionais para simular os aspectos internos e externos da edifica o de forma real stica aproveitando todos os recursos dispon veis nas ferramentas como a descri o precisa dos materiais a orienta o para a simula o da incid ncia solar a cria o de planilhas de or amento e a gera o de memoriais descritivos a partir das propriedades das superf cies do modelo constru do Quanto simula o do desempenho os projetistas de arquitetura n o costumam desenvolver projetos complementares deixando para outros profissionais essa tarefa Estes acostumados com os m todos tradicionais nem sempre est o dispostos a aprender novas t cnicas por acreditarem que isso aumentaria os custos e o tempo empregado no projeto Na verdade a simula o do comportamento da estrutura da ac stica da ilumina o e do conforto t rmico pode vir a ajudar o projetista no desenvolvimento do projeto melhorando a solu o escolhida e permitindo a obten o de respostas em menor tempo e de forma mais econ mica a depender da habilidade e experi ncia do usu rio J existe uma gama variada de ferramentas que possibilitam esse tipo de simula o que al m de serem aplicadas em escrit rios de projeto podem vir a ser de grande aux lio no aprendizado acad mico permitindo aos alunos conhecer o comportamento dos materiai
219. projeto de ilumina o 1 6 A percep o e o projeto de ilumina o Cap tulo 2 Modelos e Simula o Computacional 2 1 Modelos 2 1 1 A modelagem geom trica tridimensional 2 2 Simula o computacional 2 3 Possibilidades e aplica es da simula o em Arquitetura e Urbanismo Cap tulo 3 Simula o da Ilumina o 3 1 Caracter sticas gerais e classifica o das ferramentas 3 2 Tecnologias e algoritmos para simula o lum nica 3 2 1 Fontes luminosas xvi xvii 13 15 30 32 34 38 42 43 45 47 51 53 61 63 66 69 70 75 75 viii 3 2 2 Modelo de reflex o 3 2 3 Modelos de ilumina o 3 3 Elementos complementares 3 3 1 A cor 3 3 2 Atributos dos materiais 3 3 3 Grandezas luminosas 3 4 As ferramentas para simula o de ilumina o 3 4 1 Ferramentas existentes 3 4 2 As ferramentas empregadas Cap tulo 4 Experimenta o An lise e Discuss o 4 1 Materiais e m todos 4 2 Descri o dos ensaios an lise e discuss o 4 3 An lise de discuss o dos resultados 4 4 Avalia o das ferramentas Considera es Finais Recomenda es para aplica o em projetos procedimentos O uso da tecnologia de simula o no ensino de Arquitetura Conclus es Desdobramentos e Trabalhos Futuros Bibliografia Refer ncias bibliogr ficas Fontes na Internet Ap ndices Ap ndice A Programas analisados Ap ndice B Diagrama de fluxo de dados nas ferramentas de simula o Ap ndice C
220. putacional uma tecnologia que deve ser usada por projetistas de ilumina o n o s como ferramenta para visualiza o dos resultados mas tamb m como suporte para pesquisa c lculo e ensino do conforto luminoso A simula o de ilumina o mais um recurso para facilitar o entendimento do comportamento da luz e dos materiais no ambiente projetado possibilitando resultados satisfat rios para o enfoque dos aspectos subjetivos da ilumina o 188 Com os procedimentos adotados poss vel avaliar ambientes em fase de projeta o e existentes de forma a analisar seu desempenho frente s quest es de ilumina o j que a simula o possibilita a obten o de dados num ricos das quantidades luminosas nesses recintos favorecendo o desenvolvimento de estudos de forma mais r pida e menos custosa Diferentes ferramentas t m diferentes formatos de entrada e sa da de dados e devem ser utilizadas a depender da finalidade a que se presta o estudo havendo uma preocupa o com a correta defini o dos materiais e fontes luminosas para todos os casos A defini o das propriedades dos materiais uma tarefa complexa e na maioria das vezes h a necessidade de fazer aproxima es para especific las nos programas de simula o No mundo real a passagem da luz por um ambiente se d por uma infinidade de raios o que na pr tica n o pode ser retratado nas ferramentas implicando na defini o de uma quantidade fi
221. quadria de alum nio e vidro com uma ilumina o geral indireta produzida por l mpadas fluorescentes instaladas em sanca e uma ilumina o direta com lumin ria de embutir tipo spot para l mpadas incandescentes na varanda e no nicho da estante Para o desenvolvimento da parte experimental do trabalho foram tiradas fotos do ambiente figura 4 1 e feitas medi es do n vel de iluminamento em pontos pr definidos figura 4 2 para que se pudesse realizar um estudo comparativo entre a situa o real e a simulada As medi es foram feitas durante a noite com todas as lumin rias acesas Figura 4 1 Ambiente com ilumina o artificial Foi escolhido um local de f cil acesso onde se pudesse fazer medi es de iluminamento cadastro e verifica o de medidas a qualquer hora sendo especificadas para o modelo de simula o as l mpadas lumin rias e materiais de acordo com os existentes no ambiente real 121 eu 3 3 70 LEGENDA PONTO DE LUZ PONTO DE LUZ ev o PONTO DE MEDI O Figura 4 2 Indica o dos pontos de medi o e das fontes de luz artificial O modelo tridimensional figura 4 3 foi exportado para o programa Lightscape onde foram aplicados os materiais definidas as fontes luminosas e simulada a ilumina o Ap s finalizado o processo de texturiza
222. que emitem energia radiante ou seja possuem luz pr pria sendo portanto consideradas como fonte prim ria de ilumina o O Sol a fonte prim ria de ilumina o natural por m n o considerado no projeto e no c lculo devido a sua grande intensidade e dinamismo j que tem posi o e intensidade vari vel durante o dia e ao longo do ano Por isso a ab bada celeste por refletir a luz solar de forma difusa correspondendo a uma parcela luminosa de alta magnitude considerada nos c lculos como a fonte de ilumina o natural podendo ter seu n vel de ilumin ncia variando a depender das condi es do c u existente A ilumina o natural num interior pode exprimir se ou em termos absolutos como um valor de ilumina o em l mens por metro quadrado ou como uma percentagem da Lightshelves prateleiras de luz s o estruturas horizontais posicionadas sobre as aberturas laterais para aumentar a ilumina o nas partes mais afastadas dessas aberturas 21 ilumina o total da luz natural obtendo se a partir do c u inteiramente limpo isto como um Factor de Luz do Dia HOPKINSON 1975 81 Esses dois m todos ser o discutidos a seguir referindo se primeiramente ao c lculo da ilumina o natural em termos absolutos e posteriormente discutindo se o m todo da defini o do fator de luz diurna para avalia o da ilumina o de um ambiente No processo de c lculo utilizado o Diagrama de Representa
223. que n s a desenvolvamos at o ponto em que possa dar respostas as nossas necessidades e desejos Para isso basta somente que saibamos o que queremos VIANNA 2001 14 184 CONSIDERA ES FINAIS O arquiteto ao projetar os espa os deve se preocupar n o s com as quest es referentes s t cnicas construtivas empregadas funcionalidade do espa o e est tica da constru o mas tamb m com os aspectos do conforto ambiental seja ele t rmico ac stico ou luminoso A ilumina o deve ser uma preocupa o constante na fase de projeta o visto que por meio dela que podemos distinguir os objetos visualizar os ambientes e executar as atividades para os quais foram projetados Por isso preciso utilizar m todos de projeto que viabilizem o uso racional da ilumina o evitando o consumo excessivo de energia Inicialmente deve ficar claro o entendimento da necessidade de intera o entre os projetos de ilumina o natural e artificial e o projeto arquitet nico haja visto que durante a defini o da forma do edif cio e de sua implanta o no s tio que s o tomadas decis es projetuais fundamentais para o aproveitamento da luz natural na edifica o Em rela o aos recursos da simula o computacional estes devem ser aplicados durante o desenvolvimento de projetos desde a etapa inicial de an lise do problema at as etapas de s ntese e avalia o da proposta onde ser o desenvolvidas as alt
224. r rio 9 00 15 00 hs Fonte SILVA Francisco de A Gon alves da Conforto ambiental ilumina o de interiores Jo o Pessoa A Uni o 1992 p 69 233 Tabela 1 3 N vel de iluminamento externo no plano horizontal Eh considerando a nebulosidade m dia da regi o Valores de Ilumina o Ext lux Local Latitude Nebulosidade C u Claro Considerando a M dia Nebulosidade Boa Vista 2 49 6 0 63 400 25 350 Equador 0 00 8 5 72 500 10 900 Fortaleza 3 43 4 7 72 500 38 400 Recife 8 00 6 1 71 600 27 900 Salvador 13 00 5 5 69 500 31 300 Goi nia 17 00 6 3 68 200 25 250 Belo Horizonte 19 50 5 3 66 400 31 200 Rio de Janeiro 22 54 6 4 64 700 23 300 S o Paulo 23 33 7 6 59 500 14 300 Curitiba 25 20 7 5 63 500 15 900 Porto Alegre 30 01 5 5 58 700 26 400 Extremo Sul 33 40 6 1 56 100 21 900 poca do ano Equin cio hor rio 9 00 15 00 hs Fonte SILVA Francisco de A Gon alves da Conforto ambiental ilumina o de interiores Jo o Pessoa A Uni o 1992 p 69 Tabela 2 1 Coeficientes de manuten o para domos em fun o dos intervalos de limpeza Coeficientes de manuten o para domos em fun o dos intervalos de limpeza Km Tipo de constru o Intervalo de Loca o em rea Loca o em rea limpeza n o industrial industrial Escrit rios 12 meses 0 7 0 6 Hospital 6 meses 0 7 0 6 Escolas 12 meses 0 7 0 6 F bricas 3 meses 0 6
225. rabalho de 300 lux Figura 4 82 Imagens da ilumina o artificial nos programas Lightscape Lumen Micro e Desktop Radiance respectivamente Alternativa 1 e Alternativa 2 pendente ligado figura 4 83 Neste caso considerado somente o uso da ilumina o geral somente o pendente central ligado o n vel m dio encontrado para o ambiente n o atinge a meta estabelecida Figura 4 83 Imagens da ilumina o artificial nos programas Lightscape Lumen Micro e Desktop Radiance respectivamente Alternativa 2 e Alternativa 3 spot ligado figura 4 84 Essa proposta seria adotada para a utiliza o do arm rio e da mesa de trabalho gerando um iluminamento m dio de 110 lux e pontual sobre a mesa de 150 lux que n o est de acordo com as necessidades de tal atividade 175 Figura 4 84 Imagens da ilumina o artificial nos programas Lightscape Lumen Micro e Desktop Radiance respectivamente Alternativa 3 e Alternativa 4 arandelas ligadas figura 4 85 Com a utiliza o somente das arandelas o n vel de iluminamento m dio encontrado 100 lux est abaixo do necess rio tanto para a ilumina o geral do espa o como para a atividade de leitura sobre a cama por m proporciona visualmente um ambiente mais ntimo o que normalmente proposto para esse tipo de ilumina o Figura 4 85 Imagens da ilumina o artificial nos programas Lightscape Lumen Micro e Desktop Radia
226. racter sticas para a avalia o de como os diversos materiais se comportam perante a incid ncia luminosa e de que forma seus atributos influenciam na quantidade de ilumina o resultante e na visualiza o do espa o projetado Foram medidos os n veis de ilumina o em 9 pontos posicionados conforme a figura 4 68 com a ilumina o artificial calculada pelo m todo tradicional que indicou a necessidade da utiliza o de 3 lumin rias com 2 l mpadas fluorescentes de 32 W com fluxo luminoso de 2443 l mens por l mpada dia LEGENDA C J PONTO DE LUZ P e PONTO DE MEDI O Figura 4 68 Posicionamento dos pontos de medi o para verifica o dos n veis de ilumin ncia artificial 165 Esse estudo uma forma de verificar como os algoritmos implementados nas ferramentas computacionais de simula o tratam os materiais e suas caracter sticas e suas capacidades quando retratando a intera o da luz com as superf cies dos objetos Assim foram consideradas as seguintes situa es para a simula o nos programas Lightscape Lumen Micro e Desktop Radiance e Alternativa 1 paredes na cor cinza piso na cor cinza e teto na cor branca e Alternativa 2 paredes na cor cinza piso na cor marrom e teto na cor branca e Alternativa 3 paredes na cor branca piso na cor creme e teto na cor branca e Alternativa 4 paredes na cor cinza piso na cor cinza e teto na cor cinza e Alternativa 5
227. ram o c lculo da ilumina o natural e artificial utilizando o processo da ilumina o global onde s o consideradas al m da incid ncia direta dos raios as interreflex es ocorridas entre as v rias superficies No programa foram atribu dos os materiais ao modelo geom trico especificadas as fontes luminosas e definidos os par metros de c lculo que incluem a orienta o do modelo a posi o geogr fica as condi es da ab bada celeste e o dia e 130 hor rio para a simula o Este programa foi escolhido por retratar a geometria do modelo e possibilitar um estudo quantitativo e de percep o visual Atrav s do m todo dos l mens chegou se a conclus o de que o n vel de ilumin ncia estava baixo menos de 500 lux para ambiente de escrit rio segundo a NBR 5413 1982 Figura 4 13 Simula o da situa o existente Foram calculadas alternativas de projeto para se chegar ao n vel de iluminamento prescrito para o ambiente e escolhida a op o de 3 lumin rias Philips modelo TCH 751 com 2 l mpadas fluorescentes modelo TLRS 40 W com fluxo luminoso de 3250 l mens para se atingir o iluminamento necess rio figura 4 14 Para o c lculo da ilumina o natural foi considerado o solst cio de ver o 22 de dezembro e calculada a incid ncia solar s 10 00 horas com c u parcialmente encoberto poca de pior insola o para este ambiente No c lculo da ilumina o natural pelo m todo das i
228. rastes excessivos causados pela falta de uniformidade da ilumina o e pela presen a de reas de alta intensidade luminosa que ocasionam o ofuscamento dos ocupantes Para os edif cios de lazer e cultura tais como teatros museus restaurantes e boites a ilumina o respons vel pelo efeito c nico sendo portanto necess rio que haja contrastes de luz e sombra e desuniformidade da ilumina o Levando se em conta que os m todos tradicionais de c lculo e projeto consideram somente os aspectos quantitativos da ilumina o necess rio que se desenvolva uma nova metodologia de projeta o preocupada com as quest es subjetivas relacionadas percep o do espa o iluminado dessa forma que o uso da tecnologia computacional pode vir a ajudar nesse processo possibilitando recursos para visualiza o dos espa os projetados avaliando a qualidade do projeto de ilumina o e testando alternativas para a determina o da melhor solu o projetual 50 MODELOS E SIMULA O COMPUTACIONAL Somente o aprendizado do projetar poder levar o arquiteto a compreender quais s o as opera es que se devem levar a cabo com o pleno aux lio da consci ncia raciocinante e eventualmente com a ajuda dos meios t cnicos de desenho ou matem ticos desde as quatro opera es e da r gua de c lculo passando pela calculadora mec nica e o computador Ludovico Quaroni 51 2 0 MODELOS E SIMULA O COMPUTACION
229. ribui o desses raios baseada nas propriedades dos materiais refletores das superf cies Uma desvantagem desta t cnica que um novo c lculo requerido para cada posi o de c mara ou ponto de an lise E poss vel salvar um arquivo de ilumina o de um ambiente para futuras an lises A vantagem da t cnica do ray tracing que um espa o razoavelmente complexo pode ser texturizado em uma quantidade de tempo relativamente baixa O tempo que o programa leva para processar uma texturiza o ou um c lculo depende dos par metros de processamento que s o definidos para aquela simula o Standard text based input files 110 N o s o visualizados durante sua execu o 218 Para melhor os c lculos o programa considera a componente espectral das fontes de luz e as caracter sticas espectrais da superf cie refletora ou transmissora usando a equivalente composi o RGB da fonte de luz e de cada propriedade dos materiais As componentes RGB correspondem ao sistema de especifica o de cor que correlacionada s cores t picas de f sforo usadas nos monitores de computadores Rendering Ha dois modos diferentes de processar as imagens texturizadas e Interativo Utiliza o m dulo do programa Rview que produz uma texturiza o iniciando com uma imagem grosseira que vai sendo refinada progressivamente usando ret ngulos menores na tela A texturiza o pode ser parada a qualquer momento para modi
230. ropostas que dependem da concep o do projetista e das condicionantes contextuais e representado por uma progress o iniciada por um problema por uma sequ ncia de etapas de defini o da proposta em estudo e por uma alternativa de solu o Silva 1998 44 49 define seis categorias segundo as quais pode se estabelecer o n vel de qualidade da proposta de projeto para a solu o de um problema particular de organiza o do espa o o necessidade capacidade do projeto em satisfazer os objetivos definidos na sua concep o o resolubilidade capacidade do projeto de resolver s quest es impl citas no contexto da realidade f sica da obra concebida 43 o otimiza o as solu es propostas devem satisfazer s condi es timas para a resolu o do problema o viabilidade as propostas devem ser aplic veis de forma exequ vel situa o em estudo do ponto de vista da tecnologia economia legisla o entre outros o grau de defini o o projeto deve abordar todos os aspectos materiais exigidos para a completa solu o do problema e o comunica o o projeto deve ser um meio para se atingir o objetivo determinado que a constru o do edif cio Lam 1986 4 8 define os objetivos que o projeto de ilumina o natural deve alcan ar e que poder amos definir tamb m como sendo os objetivos para qualquer tipo de projeto onde o uso da luz seja incorporado seja ela natural o
231. s das fontes luminosas dos diversos tipos de estruturas dentre outros Al m disso pode se utilizar os recursos de anima o para simular o movimento do observador no edif cio ou na cidade de forma a entender as rela es dos fluxos e das atividades com o objeto em estudo Atrav s desses recursos poss vel visualizar por exemplo o percurso do sol durante todo o dia e nos diversos dias do ano estudando sua incid ncia no objeto em estudo e de que forma ir influenciar na composi o da forma da edifica o ou do espa o urbano 68 SIMULA O DA ILUMINA O In general computer programs have been written to evaluate designs against a whole series of criteria where simple numerical calculation wile suffice Thus architectural packages now exist for evaluating the thermal lighting and acoustic environments of buildings Such programs may simulate lighting conditions and the surfaces and colors of materials an give some indications of the actual appearance of the object LAWSON 1997 293 294 69 3 0 SIMULA O DA ILUMINA O Ap s a fase inicial de concep o do projeto e a defini o das diretrizes program ticas referentes s quest es de conforto luminoso pode se aplicar as ferramentas computacionais de simula o de ilumina o para avaliar alternativas da proposta projetual e produzir imagens fotoreal sticas Os chamados programas para simula o segundo Rego 2000 s o ferrament
232. s linhas com thickness e formas extrudadas ou de revolu o importante considerar todos os detalhes que interfiram na quantidade de luz que incide ou refletida no espa o Para os c lculos da luz natural importante modelar apropriadamente o exterior da edifica o ou seja superf cies que causam impacto na quantidade de luz no espa o tais como o piso objetos que obstruam ou reflitam a luz e elementos de controle 2 Organiza o do modelo Os objetos do modelo devem ser organizados em camadas baseadas nos materiais que dever o ser aplicados s superf cies 3 Atribui o de materiais Todas as superf cies devem ter um material atribu do que pode ser opaco refletor como metal ou pl stico com reflex o difusa especular ou semi especular ou um material envidra ado Em geral todas as superf cies s o consideradas double sided onde o material atribu do a ambos os lados exce o das superf cies envidra adas onde a orienta o importante A orienta o quando usando o comando 3Dface deve ser feita adotando a regra da m o direita especificando os pontos em torno de 3 ou 4 formando os lados do pol gono no sentido anti hor rio sendo visualizado de dentro do ambiente Para superf cies criadas usando outras fun es de desenho necess rio verificar a orienta o da superf cie normal para certificar que est faceando internamente o ambiente usando o comando Adjust Surface Normal d
233. s rie de vari veis que s o determinadas pelo plano conceitual e podem ser classificadas segundo Rego 2000 31 32 em dois grupos definidos como o grupo das vari veis internas relacionadas aos indiv duos e o grupo das vari veis externas referentes ao contexto onde podemos incluir as condicionantes f sico ambientais e entre elas a ilumina o objeto desse estudo A ilumina o seja ela natural ou artificial por sua vez envolve um grande 42 n mero de vari veis que ir o interferir no projeto e que devem ser estudados ao longo do processo projetual Entende se por projeto de ilumina o o processo de defini o c lculo e representa o dos sistemas de ilumina o a serem utilizados em um determinado espa o a partir de uma alternativa de solu o para atender s quest es quantitativas relacionadas ao n vel de ilumina o necess rio para a execu o das atividades a que o espa o se prop e e s quest es qualitativas para uma melhor apreens o do espa o do ponto de vista do conforto visual devendo ser entendido como a integra o da ilumina o natural e artificial Dessa forma ser o aqui definidas as etapas do processo projetual arquitet nico sua intera o com a ilumina o e as necessidades qualitativas e quantitativas para o bom desempenho do edif cio em rela o ao conforto visual 1 5 1 O processo de projeto O processo de projeto em arquitetura segue crit rios na avalia o das p
234. s vel verificar as possibilidades vantagens e desvantagens do programa utilizado colaborando para um melhor entendimento dos recursos disponibilizados e avali lo do ponto de vista quantitativo e qualitativo quando aplicado ao projeto de ilumina o artificial B Ilumina o natural Para o estudo da ilumina o natural foi escolhido um ambiente residencial sem mobili rio onde foi simulada a incid ncia solar durante algumas horas e feita medi es dos n veis de ilumina o neste per odo O ambiente examinado uma sala de estar de 19 55 m de um apartamento com p direito de 2 82 m abertura lateral com orienta o 70 SE figura 4 8 onde foram feitas as medi es de ilumin ncia em 10 pontos previamente definidos figura 4 9 Figura 4 8 Ambiente com ilumina o natural 126 As medi es foram feitas sob condi es de c u parcialmente nublado e nublado em 25 de setembro as 9 00 e 10 00 horas hor rios nos quais ocorria incid ncia solar direta no ambiente de forma a possibilitar al m da an lise quantitativa atrav s da compara o dos n veis de ilumina o no ambiente uma an lise visual da quantidade de luz incidente sobre o mesmo com a visualiza o das proje es dos raios solares atrav s da janela As simula es foram executadas nos programas Lightscape Lumen Micro e Desktop Radiance Foram atribu dos os materiais e definida a fonte luminosa o sol em rela o orienta o
235. s embutidas ou montadas superf cie do teto pcr 0 Com os valores de pcr Pparedes Icr O tipo de lumin ria empregada define se o valor do fator de utiliza o u utilizando o gr fico 2 correspondente ver anexo A De posse do fator de utiliza o aplica se a equa o 1 8 do m todo dos lumens para a determina o do fluxo luminoso necess rio para a ilumina o do ambiente b M todo do Ponto por Ponto utilizado para o c lculo da ilumina o local considerando cada foco de luz incidindo em um determinado ponto de modo a verificar seu n vel de iluminamento e calcular a ilumina o complementar de destaque utilizando as express es 1 14 para o c lculo do n vel de iluminamento no plano horizontal e 1 15 para o c lculo do n vel de iluminamento no plano vertical Eh Kx gt x cos ah 1 14 1 15 Ev Kx x senav onde K fator de deprecia o em percentagem I intensidade luminosa dada pela curva fotom trica em candela d distancia do foco ao ponto a ser iluminado em m e ah ngulo horizontal de incid ncia em rela o normal arctg x y av ngulo vertical de incid ncia em rela o normal arctg x y 41 Figura 1 18 Determina o do ngulo horizontal Figura 1 19 Determina o do ngulo vertical 1 5 O processo de projeto de arquitetura e de ilumina o O processo projetual em arquitetura envolve uma
236. s intera es devem ocorrer entre os elementos e determina o dos dados de entrada e sa da defini o dos par metros de simula o a partir dos resultados a que se quer chegar 64 e implementa o do modelo implementar o modelo sob a forma de algoritmos computacionais e verifica o determinar se o modelo trabalha como esperado e valida o determinar se o modelo uma representa o do Sistema do Mundo Real e funciona como tal e experimenta o varia o dos par metros de forma a obter os melhores resultados e an lise dos resultados interpreta o dos resultados sobre o sistema simulado e e documenta o documentar os resultados para que possam ser utilizados em novos experimentos Esses est gios referem se a todo o processo de simula o inclusive a implementa o do pr prio modelo e n o devem ser seguidos de forma seqiiencial j que a compreens o do problema vai aumentando de acordo com o desenvolvimento do processo sendo necess rio voltar a est gios anteriores para definir novas quest es de interesse Para a aplica o da simula o uma tarefa importante a ser realizada a valida o do modelo de simula o que se refere ao grau de confiabilidade com que o modelo representa o sistema em estudo sob o enfoque considerado A valida o deve ser feita pelo projetista do sistema no momento da sua implementa o e pelo usu rio desse sistema de forma a gar
237. s no processo de busca da melhor alternativa de solu o utilizando a simula o computacional desde a fase de concep o da proposta projetual a fim de determinar poss veis solu es para o projeto de ilumina o natural tais como a orienta o mais adequada dimensionamento das aberturas e defini o dos tipos e das dimens es dos elementos de controle que ir o 186 auxiliar o projetista durante as fases de estudo preliminar e anteprojeto at a fase de projeto executivo Nesta fase ser o desenvolvidos o detalhamento dos elementos construtivos e a especifica o dos materiais que influenciar tamb m na defini o do projeto de ilumina o artificial O uso da tecnologia de simula o no ensino de Arquitetura Em se tratando de quest es referentes ao conforto do espa o constru do de essencial import ncia enfocar esse tema relacionando o ao ensino de Arquitetura e de Conforto Ambiental principalmente nas quest es referentes ao ato de projetar Poucos s o os cursos que utilizam as ferramentas informatizadas de simula o nas disciplinas de conforto como parte do aprendizado dos aspectos da ilumina o natural e artificial Por m mesmo nesses casos o enfoque dado n o considera o contexto do projeto como um todo desenvolvendo estudos de ambientes definidos sem relacion los ao exerc cio projetual desenvolvido pelos alunos nas disciplinas de projeto Mesmo sob este aspecto o uso da simula o um imp
238. s tabelas 1 1 1 2 e 1 3 ver anexo A a partir da latitude e nebulosidade do lugar em lux Dessa forma a superf cie iluminante total requerida calculada atrav s da equa o Sj zt Exs Eex FD r et Ps a Es 2 onde Sjt rea da superficie iluminante total necess ria em m E aclaramento requerido no plano de trabalho em lux r 2 S rea do recinto em m Ee aclaramento externo no plano horizontal em lux e FD fator de deprecia o 1 2 O fator de deprecia o calculado pelas equa es 1 3 para ilumina o zenital e 1 4 para ilumina o lateral descritas a seguir FD tx Kpx Km x 1 FS x Ku FD t x Kc x Km x px Ku onde t coeficiente de transmiss o em Kp coeficiente de po o em Km coeficiente de manuten o em FS fator de sombra em 1 3 1 4 23 Ku coeficiente de utiliza o em Kc coeficiente de caixilho em e p coeficiente de parede em O coeficiente de manuten o Km um fator de redu o que corrige o valor do fluxo luminoso devido sujeira nas superf cies iluminantes ver tabela 2 1 anexo A O coeficiente de transmiss o t a rela o entre o fluxo luminoso que passa atrav s da superf cie sobre o fluxo incidente dependente do tipo de material da superf cie ver tabelas 3 1 e 3 2 anexo A O coeficiente de po o Kp o valor percentual que indic
239. s tarefas para qual o espa o foi projetado atendendo s necessidades do conforto visual Entende se como conforto visual o grau de satisfa o visual produzido pelo ambiente iluminado que se caracteriza pela elimina o do ofuscamento obtendo o contraste desejado entre as diferentes superf cies do ambiente e o equil brio entre luminancias verticais e horizontais REVISTA PROJETO 1993 75 A percep o de um objeto determinada pelo n vel de iluminamento do local pelos contrastes de cor e lumin ncia pela tarefa visual a ser executada e pela dist ncia do objeto ao observador O n vel de iluminamento do local definido a partir da proposta de ilumina o especificada para o ambiente e as intera es entre as fontes luminosas e as superf cies dos objetos O contraste constitui se no destaque que possa existir entre o objeto enfocado e as outras superf cies que comp em o entorno Um grau elevado de contrastes de lumin ncia gera o ofuscamento que pode ocorrer tanto pela vis o direta da fonte de luz quanto por reflex o desta fonte sobre a superf cie visualizada e deve ser controlado para se obter um bom desempenho visual SILVA 1992 8 O fen meno da vis o a habilidade do olho de perceber a por o do espectro de radia o que definida como luz vis vel Apresenta dois aspectos o objetivo relacionado com as caracter sticas f sicas da luz energia comprimento de onda e 33 Valores d
240. ss de Lexicografia e Banco de Dados da L ngua Portuguesa S C Ltda Rio de Janeiro Objetiva 2001 ILUMINA O de objetos Dispon vel na Internet http www inf ufrgsbr cg teatching inf01009 2002 ilumina o pdf Acesso em 30 10 02 195 INANICI Mehlika N Application of the state of the art computer simulation and visualization in architectural lighting research Dispon vel na Internet http www personal umich edu inanici p117v2 pdf Acesso em 04 07 02 KHODULEV A B KOPYLOV E A Physically accurate lighting simulation in computer graphics software Disponivel na Internet http rmp kiam ru articles pals introcuction htm Acesso em 29 10 02 LABEEE Ilumina o natural Parte 3 Procedimento de C lculo para a Determina o da Ilumina o Natural em Ambientes Internos UFSC Dispon vel na Internet http Ayww labeee ufsc br conforto textos iluminacao t3 iluminacao texto3il 0699 html Acesso em 13 05 02 LAM William M C Sunlighting as formgiver for architecture New York Van Nostrand Reinhold Company 1986 464 p LAMBERTS Roberto DUTRA Luciano PEREIRA Fernando Oscar Ruttkay Efici ncia energ tica na arquitetura S o Paulo PW 1997 192 p il LASEAU Paul Architectural representation handbook traditional and digital techniques for graphic communication New York McGraw Hill 2000 294 p LAW Averill Kelton W Simulation modeling amp analysis McGraw Hill International Editio
241. stente divididos em dois grupos material opaco refletor metal ou pl stico e material transparente O material opaco definido pela sua cor no sistema RGB especularidade e rugosidade e o material transparente por sua especularidade cor rugosidade e transpar ncia As fontes luminosas artificiais ficam restritas s existentes na biblioteca do programa n o sendo permitido a inser o de arquivos fotom tricos no formato IES A luz natural especificada pelos par metros de orienta o hora e dia da simula o e condi o do 2 89 c u podendo este ser limpo parcialmente nublado nublado ou uniforme Para o c lculo da ilumin ncia preciso especificar um ponto ou grid de an lise e para gerar a texturiza o da cena preciso definir uma c mera A simula o processada usando o modelo de ray tracing Sendo calculado para cada c mera ou ponto de an lise estabelecidos e uma vez definidos n o podem ser modificados Com o processamento da simula o os c lculos s o realizados ou a texturiza o criada a depender da escolha feita anteriormente O processo de gera o de imagens pode ser feito de duas maneiras no modo interativo onde a imagem visualizada na tela durante o processo iniciando de uma imagem grosseira que vai sendo refinada progressivamente ou no modo batch processing que uma forma mais r pida onde a simula o processada em background para posterior visualiza
242. stribui o em termos de ilumin ncia numa escala linear atrav s de uma grada o de cores do vermelho para o azul e em tons de cinza figuras 4 58 e 4 59 llluminance Lx 0 2000 4000 600 800 Figura 4 58 Simula o da distribui o luminosa em falsa cor luminance Lx 0 2000 4000 6000 8000 10000 a 14000 16000 18000 20000 Figura 4 59 Simula o da distribui o luminosa em escala de cinza 160 O Lumen Micro disponibilizou os resultados atrav s de uma tabela de valores de ilumin ncia referente ao grid definido antes da simula o figura 4 60 e graficamente atrav s de curvas isolux figura 4 61 Figura 4 60 Valores de ilumin ncia para o ambiente simulado Local Y 15 Local X Figura 4 61 Gr fico isolux para o ambiente simulado 161 O Desktop Radiance forneceu uma tabela com valores de ilumin ncia figura 4 62 e imagens texturizadas com indica o das curvas isolux figura 4 63 e em falsa cor figura 4 64 Data File ARTO NG 1 G1 out 0 75 ce 1 50 2 25 0 75 179 479080 2 25 2 25 0 75 194 157700 0 75 1 50 0 75 199 200073 1 50 1 50 0 75 197 264496 2 25 1 50 0 75 202 267273 0 75 0 75 0 75 191 656372 1 50 0 75 0 75 201 286530 225 0 75 0 75 206 963287 e Figura 4 62 Valores de ilumin ncia para o ambiente simulado 55442 966 i p Figura 4 63 Simula o da distribui o luminosa com indica o
243. t ncia 5 Especifica o das lumin rias As lumin rias podem ser especificadas atrav s da biblioteca existente no programa atrav s da importa o de arquivos IES CIBSE TM 14 e EULUMDAT que cont m a distribui o luminosa da lumin ria ou criando se lumin rias a partir das existentes modificando suas propriedades 102 Fra o da luz incidente na superf cie interna da janela que refletida para o ambiente sendo relacionada cor da superf cie 103 Fra o da luz incidente sobre a superficie externa da janela que transmitida atrav s dela para o ambiente 104 Padr o americano de formato de dados para armazenamento da distribui o luminosa de lumin rias 105 Padr o brit nico de formato de dados para armazenamento da distribui o luminosa de lumin rias definido no Memorando T cnico da CIBSE cujo t tulo Standard file format for transfer of luminaire photometric data 106 Padr o de formato de dados europeu para armazenamento da distribui o luminosa de lumin rias 214 6 Especifica o do grid de c lculo Para a realiza o dos c lculos um grid deve ser especificado a partir da defini o do tipo a ser utilizado horizontal vertical ou definido a partir da superf cie das paredes ou de um objeto considerando todo o ambiente ou parte dele o tipo de c lculo a ser efetuado a sa da como ser exibido e suas propriedades nome origem n mero de linhas e colunas e espa amento 7
244. tanto qual cor percebida 100 rugosidade determina o aspecto do material e a quantidade de luz difusa que ir ser refletida quando o material iluminado transpar ncia determina a quantidade de luz que passa atrav s do material determinada pelo coeficiente de transmiss o especular e difuso brilho afeta a apar ncia da reflex o especular vista no material determinando os realces causados pela incid ncia da luz sobre os objetos ndice de refra o determina o comportamento da luz na interface entre dois materiais ou seja o quanto o percurso do feixe de luz desviado ao atravessar meios diferentes e reflet ncia ou ndice de reflex o p a quantidade de luz refletida pelo material determinada pela rela o entre o fluxo luminoso refletido r por uma superf cie e o fluxo luminoso incidente 4 sobre esta mesma superf cie dada pela equa o p 9 e 6 A cor e a transpar ncia determinam a ilumina o difusa direta e indireta que calculada durante a simula o O ndice de refra o e o brilho determinam os realces highlights e as reflex es especulares nas superf cies do modelo 3 3 3 Grandezas luminosas Os sistemas voltados para a simula o de ilumina o s o baseados na simula o f sica da propaga o da luz atrav s do ambiente possibilitando resultados quantitativos expressos em termos de medidas da distribui o da luz na cena As
245. tas de reflex es especulares de um material e o ndice de refra o que determina o comportamento da luz na interface entre duas superf cies Etapas de trabalho 1 Importa o do modelo geom trico tridimensional N o sendo um programa com recursos para o modelamento necess rio modelar o ambiente em outro programa e import lo para o Lightscape que foi concebido para complementar e interfacear com os software CAD existentes 206 2 Orienta o das superf cies Ap s a importa o as superf cies do modelo devem ser orientadas para que as reflex es luminosas sejam calculadas do lado correto ou seja os vetores normais das superf cies devem estar voltados para o interior do ambiente no caso de ilumina o interna Isto feito selecionando a superf cie e atrav s de um menu de contexto ativando a op o orientar a superf cie Se a superf cie selecionada estiver na cor verde ela est orientada de forma incorreta 3 Atribui o de materiais Deve se atribuir materiais s superf cies de todos os objetos definindo seus par metros de cor textura se necess rio transpar ncia brilho e reflet ncia O Lightscape oferece modelos para definir as propriedades dos principais tipos de materiais ex metais pl sticos vidros etc que s o aplicados s superf cies dos objetos atrav s da sele o dos mesmos 4 Especifica o da ilumina o Pode se importar as fontes luminosas l mpada e ou lu
246. te lbl gov adeline Adeline http radsite lbl gov deskrad Desktop Radiance http radsite lbl gov radiance Radiance http www accurender com Accurender http www autodesk com Autodesk Viz 4 http www bentley com Microstation http www hnluz com br Photolux http www integra co jp Specter http www lighting technologies com Lumen Micro http www lighting technologies com Simply Lighting http www lightinganalysts com AGI 32 http www lightscape com Lightscape Sites relativos a associa es institui es e universidades http gbdi icmc sc usp br Grupo de Base de Dados e Imagens da USP http www arch vuw ac nz School of Architecture Victoria University of Wellington New Zealand http www arct cam ac uk Department of Architecture of University of Cambridge http Awww arquitetura ufmg br tau labcon Laborat rio de Conforto Ambiental da UFMG http www arq ufsc br labcon Laborat rio de Conforto Ambiental da UFSC http www epfl ch Ecole Polytechnique F d rale de Lausanne http www ic uff br Instituto de Computa o da Universidade Federal Fluminense http www inf ufrgs br Instituto de Inform tica da UFRGS http www labeee ufsc br Laboratorio de Efici ncia Energ tica em Edifica es http www ufba br lcad Laborat rio de computa o Gr fica Aplicada Arquitetura e ao Desenho http www ulbra tche br Universidade Luterana do Brasil http www umich ed
247. tivos Dessa forma o ambiente pode ser visualizado a partir das imagens sintetizadas nos programas demonstradas nas figuras 4 75 4 76 e 4 77 onde fica clara a diferen a entre os recursos dispon veis tanto em rela o especifica o de materiais quanto em rela o complexidade do modelo que pode ser simulado Figura 4 75 Imagem gerada no Lightscape Figura 4 76 Imagem gerada no Lumen Micro 170 Figura 4 77 Imagem gerada no Desktop Radiance Considerando os recursos dispon veis o software Lightscape possui uma ampla biblioteca de materiais de mobili rio e de fontes luminosas sendo poss vel ainda a especifica o defini o de novos materiais a partir dos existentes com relativa facilidade na atribui o das caracter sticas f sicas As fontes luminosas podem ser modificadas ou podem ser importadas em formatos de arquivos fotom tricos IES O programa Lumen Micro por sua vez n o disponibiliza muitos materiais sendo estes definidos apenas pela sua cor e reflet ncia Os blocos de mobili rio s o simples por m disponibiliza uma ampla biblioteca de lumin rias podendo importar outras no formato IES J o Desktop Radiance possui uma biblioteca de poucos materiais lumin rias e mobili rio n o sendo poss vel importar fontes luminosas de outros programas O mobili rio pode ser modelado por m os materiais dispon veis n o s o bem definidos havendo dificuldades na determina o de p
248. tivos A determina o dessas caracter sticas definida pela inten o do construtor do modelo As quest es as quais o modelo ir se referir dependem da forma o do realizador do modelo dos recursos dispon veis da institui o em que trabalha entre outros aspectos Para Machado 2001 117 modelo matem tico computacional um sistema matem tico que procura colocar em opera o propriedades de um sistema representado O modelo portanto uma abstra o formal e como tal pass vel de ser manipulado transformado e recomposto em combina es infinitas que visa funcionar como a r plica computacional da estrutura do comportamento ou das propriedades de um fen meno real ou imagin rio O dicion rio Michaelis define que modelo um desenho ou imagem que representa o que se pretende reproduzir desenhando pintando ou esculpindo procurando imitar a es e maneiras do objeto que foi modelado Segundo o dicion rio Houaiss 2001 1941 modelo a representa o tridimensional em escala reduzida de um objeto onde s o descritos os fen menos f sicos ou eventualmente feita a previs o de novos fen menos ou propriedades tomando como base um certo n mero de leis f sicas em geral obtidas ou testadas experimentalmente Martin 1975 destaca as principais fun es dos modelos que podem ser descritas da seguinte forma e psicol gica permite visualizar e compreender um grupo de fen menos
249. to A utiliza o de modelos computacionais para a simula o da ilumina o no interior de edifica es deve ajudar o projetista no melhor entendimento do projeto visto que pode se prever as condi es da distribui o da luz nos ambientes de forma muito pr xima tal qual acontece no ambiente real A simula o computacional possui diversas aplica es em Arquitetura nas quais podemos destacar a simula o da forma da edifica o sua implanta o no terreno e rela o com o entorno simula o do aspecto interno e externo da adapta o espacial projetada e do desempenho dessa adapta o do ponto de vista estrutural t rmico ac stico e luminoso A simula o assunto de potencial interesse de projetistas em arquitetura visto que com o uso da simula o pode se prever o comportamento de um ambiente proposto e selecionar a melhor solu o a partir de uma s rie de alternativas Muitos estudos t m sido desenvolvidos a cerca do uso das ferramentas computacionais para a simula o da ilumina o natural e artificial principalmente em mbito internacional onde a maioria dos programas voltados para esse enfoque s o produzidos existindo v rias pesquisas que t m descrito a aplica o desses programas fazendo uma an lise da sua facilidade de uso caracter sticas e principalmente os recursos dispon veis para a simula o quantitativa e qualitativa da luz que podem auxiliar o projetista na aplica o d
250. to F Indica o dos pontos de medi o da ilumina o natural e artificial Valores de ilumin ncia na simula o da luz artificial Valores de ilumin ncia na simula o da luz natural Vista em planta do modelo com indica o do grid de an lise Simula o da distribui o luminosa em falsa cor Simula o da distribui o luminosa em escala de cinza Valores de ilumin ncia para o ambiente simulado Gr fico isolux para o ambiente simulado xiii 4 62 4 63 4 64 4 65 4 66 4 67 4 68 4 69 4 70 4 71 4 72 4 73 4 74 4 75 4 76 4 77 4 78 4 79 4 80 4 81 4 82 4 83 4 84 Valores de ilumin ncia para o ambiente simulado Simula o da distribui o luminosa com indica o das curvas isolux Simula o da distribui o luminosa em falsa cor Imagens do ambiente simulado nos programas Lightscape Lumen Micro e Desktop Radiance respectivamente Distribui o da intensidade visualizada com human sensitivity no Desktop Radiance Perspectiva do modelo geom trico do ambiente simulado Experimento G Posicionamento dos pontos de medi o para verifica o dos n veis de ilumin ncia artificial Valores de ilumin ncia para a simula o da luz artificial no Lightscape Valores de ilumin ncia para a simula o da luz artificial no Lumen Micro Valores de ilumin ncia para a simula o da luz artificial no Desktop Radiance Simula o da ilumina o artificial alternativ
251. to personalizado para impress o com o Custom Output Generator Etapas de trabalho 1 Constru o do modelo O modelo constru do dentro do pr prio programa atrav s de ferramentas acessadas por uma caixa de di logos que permite somente a cria o de ambientes ortogonais As geometrias importadas de outros modeladores funcionam apenas como refer ncia visual n o sendo considerados nos c lculos 101 A biblioteca de lumin rias existente n o inclui produtos de fabrica o brasileira 213 O modelo definido por um nome dimens o origem e reflet ncias das paredes piso e teto Devem ser definidas tamb m a altura do plano de trabalho e a ilumin ncia m dia necess ria para o ambiente 2 Inser o de objetos Nesta etapa podem ser inseridos objetos tais como cadeiras mesas pilares e vigas da biblioteca do programa definidos a partir de sua posi o dimens es e reflet ncia 3 Especifica o das aberturas Todas as aberturas para o exterior devem ser especificadas como janelas a partir 5 N S 2 a 102 das suas dimens es posicionamento tipo transparente ou difusa reflet ncia as 103 e transmit ncia 4 Adi o de pain is Um painel um elemento considerado no c lculo como sendo qualquer superf cie adicionada sobre a parede teto ou piso tal como uma porta ou um quadro que serve para compor visualmente o ambiente sendo definidas atrav s de sua posi o tamanho e refle
252. tos onde s o determinadas as grandezas de ilumina o 73 proje es dos raios solares atrav s de janelas em ambientes internos como no caso do programa Luz do Sol As ferramentas para a an lise qualitativa s o voltadas para a visualiza o dos efeitos da ilumina o no espa o projetado e atrav s delas poss vel perceber os contrastes sombras e ofuscamentos existentes no projeto assim como a intera o da luz com os materiais atrav s das reflex es e transpar ncias S o exemplos desses programas o 3D Studio MAX o 3D Studio VIZ e o Accurender Os programas de simula o que contemplam ambas as an lises s o de fato os mais teis no processo de projeto j que possibilitam al m da visualiza o a analise dos n veis de ilumina o Dentre essas ferramentas podemos destacar o Lightscape o Lumen Micro o Adeline e o Desktop Radiance Esses programas podem ser do ponto de vista do funcionamento stand alone ou seja completamente independentes necessitando apenas do sistema operacional para serem executados ou plug in que s o m dulos ou rotinas de trabalho que otimizam ou estendem recursos de um programa funcionando somente nesse ambiente espec fico Do ponto de vista do usu rio os programas plug in t m a desvantagem de precisar de um aplicativo para funcionar aumentando os custos de aquisi o por m garantem a migra o dos dados e facilitam o aprendizado e treinamento j que t m como b
253. trar Anal gi direcionado para a Anal gico x z e Normativa Explorativo representa o e Representa o de um objeto que se Simb lico eaten repete prot tipo para produ o e Cognoscitiva De planejamento eae 5 Organizador e Representa o exata de um edif cio e Sistem tica Segundo o m todo a ou maquina numa outra escala a gt Recs F sico soco e Representa o da estrutura de um TIc nico objeto projetado ou constru do ead S De interpreta o i Anal gicos isom rfica e Forma de construir reproduzir Conceitual De e Representa o da realidade atrav s de E instrumenta o caracter sticas relevantes te rica matem tico e Sistema matem tico que opera propriedades do sistema representado e Desenho ou imagem que representa o objeto modelado e Representa o tridimensional em escala reduzida de um objeto Segundo a an lise do tempo Est tico Din mico 59 Para que o modelo possa ser constru do preciso que as seguintes informa es sejam especificadas GON ALVES 1995 e geom tricas cria o de um modelo representativo da realidade mas isento de complexidades desnecess rias e construtivas determina o dos materiais constituintes de cada elemento e e operativa referentes opera o do objeto modelado Neste trabalho o conceito de modelo est relacionado a um processo de abstra o de uma situa o real sendo a re
254. tro em pontos pr definidos e tomada de fotos do ambiente iluminado tendo a preocupa o de estipular par metros tais como a altura e ngulo de abertura da c mera e a qualidade do equipamento para a posterior compara o com os resultados simulados importante considerar as poss veis diferen as encontradas devido s configura es dos equipamentos utilizados ao processo de execu o das tarefas e manipula o dos dados Com o roteiro estabelecido foi poss vel executar simula es na maioria dos programas embora devamos considerar as caracter sticas particulares de cada um principalmente no que tange a modelagem geom trica tridimensional a atribui o dos materiais e a especifica o das fontes luminosas 118 Tabela 4 1 Roteiro de trabalho para aplica o da simula o computacional em projetos de ilumina o ITEM SUB ITEM 1 SUB ITEM 2 1 Caracteriza o do ambiente a Finalidade do espa o b Layout arquitetura e mobili rio c Escolha dos materiais a serem utilizados d Defini o das l mpadas e lumin rias aplicadas e da distribui o e posicionamento das mesmas 2 Defini o dos par metros de a Ilumina o natural i Orienta o ilumina o ii Latitude e longitude ili Condi o do c u iv Horarios V Dia e m s b Ilumina o artificial i Posicionamento e dimens o das fontes luminosas ii Caracteriza o das fontes luminosas 4
255. u University of Michigan http www usp br Universidade de S o Paulo http www usp br nutau N cleo de Pesquisa em Tecnologia da Arquitetura e Urbanismo da USP 200 AP NDICE A PROGRAMAS ANALISADOS 201 ROTEIRO DE AN LISE Nome do programa Lightscape Vers o analisada Release 3 2 Descri o Lightscape 3 2 um aplicativo para estudos de ilumina o e rendering que opera sem a necessidade de outros programas a n o ser o sistema operacional Tem sido aperfei oado para complementar outros produtos do seu fabricante AutoCAD e 3D Studio nas vers es MAX e VIZ na renderiza o e anima o sendo til na resolu o de problemas de luminosidade em ambientes reais e digitais Atrav s da simula o das propriedades da luz e dos materiais o Lightscape real a efeitos luminosos dificilmente obtidos em sistemas convencionais de texturiza o produzindo imagens de grande realismo utilizando para isso efeitos de ilumina o indireta nuances de sombreamento e mistura de matizes Aplica es Simula o dos efeitos da ilumina o em um ambiente utilizando caracter sticas f sicas luzes e materiais id nticos aos reais An lise fotom trica quantitativa Rendering e Anima o Caracter sticas operacionais um programa do tipo independente stand alone que opera em ambiente operacional Windows 98 95 ou NT 3 Processo de gera o de imagem texturizada
256. u artificial Esses objetivos s o e fornecer conforto ao usu rio ao realizar as tarefas para qual o ambiente foi projetado e satisfazer as necessidades do programa estabelecido e minimizar os custos com energia na utiliza o da luz el trica e e minimizar custos construtivos utilizando sistemas integrados de DR ee a ilumina o O processo de projeto pode ser dividido em quatro fases caracterizadas da seguinte forma MONTENEGRO 1987 70 78 e LAWSON 1997 32 o fase 1 Assimila o coleta de dados relacionados ao problema proposto tais como objetivos dimens es localiza o materiais e t cnicas o fase 2 Estudo geral associa o dos dados de maneira a formular alternativas de solu o para o projeto Uso da ilumina o natural e artificial conjuntamente de forma a atingir os n veis adequados de ilumina o diminuindo o consumo de energia el trica 44 e fase 3 Desenvolvimento avalia o das solu es registradas e sele o da solu o mais adequada e o fase 4 Comunica o representa o ou express o da alternativa escolhida No pr ximo item ser o confrontadas as fases da projeta o arquitet nica com as quest es relativas ao conforto luminoso e ao processo de projeto de ilumina o analisados do ponto de vista da aplica o da simula o computacional durante o desenvolvimento da proposta projetual 1 5 2 O projeto de ilumina o Entende se
257. ular 3 3 Determinando os volumes de umbra e penumbra 3 4 Intera es da luz no modelo de ilumina o local 3 5 Intera es da luz no modelo de ilumina o global 3 6 Imagem sint tica obtida pelo modelo difuso 3 7 Imagem sint tica obtida pelo modelo de Phong 3 8 C lculo dos raios refletidos e transmitidos 3 9 Imagem sint tica obtida pelo modelo Ray Tracing 3 10 Imagem sint tica obtida pelo modelo de Radiosidade 3 11 Imagem sint tica obtida pelo modelo de Radi ncia 3 12 Espectro eletromagn tico mostrando as bandas de comprimento de onda principais e a banda correspondente luz vis vel 3 13 Espa o de cor RGB 3 14 Espa o de cor CMY 3 15 Espa o de cor HSV 3 16 Espa o de cor HSL Cap tulo 4 4 1 Ambiente com ilumina o artificial 4 2 Indica o dos pontos de medi o e das fontes de luz artificial 4 3 Perspectiva do modelo geom trico do ambiente simulado Experimento A 4 4 Valores medidos e valores obtidos na simula o 4 5 Imagem do ambiente simulado em falsa cor 4 6 Ambiente real iluminado artificialmente 4 7 Simula o da ilumina o artificial no Lightscape 4 8 Ambiente com ilumina o natural 4 9 Pontos de medi o dos n veis de iluminamento natural 4 10 Valores medidos e obtidos na simula o da ilumina o natural as 9 00 horas 4 11 Ambiente s 9 00 horas xi 4 12 4 13 4 14 4 15 4 16 4 17 4 18 4 19 4 20 4 21 4 22 4 23 4 24 4 25 4 2
258. ular a ilumina o sendo a radiosidade a raz o na qual a energia deixa a superf cie resultado da soma das raz es nas quais a superf cie emite energia e reflete a ou transmite a de uma superf cie para outras FOLEY 1997b Como o c lculo de radiosidade baseado na troca de energia entre superf cies planas elementares a descri o da cena utilizando pol gonos mais vantajosa para o processo de c lculo Essa troca de energia depende da quantidade de luz que incide sobre as superf cies do espectro da luz incidente das caracter sticas direcionais e refletoras das superf cies da dist ncia entre as mesmas e da orienta o relativa e das reas 59 SILVA 2001 194 90 Para a utiliza o desse algoritmo para o c lculo da ilumina o s o feitas algumas simplifica es de forma a reduzir a complexidade do problema a Todas as superf cies s o consideradas totalmente difusas ou seja n o possuem reflex o especular b As equa es consideram os chamados fatores de forma termo matem tico que descreve a transfer ncia de energia de uma superf cie para outra ou seja a fra o da radia o difusa que deixa uma superf cie e atinge a outra e c A radiosidade definida como sendo a energia emitida mais a energia refletida definida anteriormente O processo de c lculo consiste de duas fases a inicializa o onde as superf cies dos objetos que comp em a cena s o subdivididas em elementos
259. umin ncia de um ambiente poder ser registrada quantitativamente por um fot metro ela n o percebida da mesma maneira pelo olho humano que a capta de forma subjetiva a depender do est mulo da retina ao fluxo luminoso que a atinge proveniente n o s da luz recebida da superf cie mas tamb m de todo o campo de vis o a sua volta FREIRE 1997 15 A adapta o aos n veis de ilumina o considerada a caracter stica dominante da vis o humana pois ao visualizar um objeto ou espa o o homem considera um n vel de refer ncia claro escuro ou colorido e produz sua pr pria interpreta o diferente de pessoa para pessoa e dependente da adaptabilidade de cada um E por isso que apesar dos n veis de ilumina o sofrerem uma grande varia o durante todo o dia ela n o percebida quantitativamente pelo homem j que mais f cil perceber a varia o relativa nos gradientes de ilumina o do que os valores absolutos LAM 1986 26 35 1 nm nan metro 10 m Equipamento utilizado nas medi es do nivel de ilumina o 48 O fen meno da vis o caracterizado por tr s aspectos diferentes por m dependentes um do outro definidos como os aspectos f sicos relacionados tica geom trica e luz como radia o os aspectos fisiol gicos relacionados com o processo pelo qual o olho interage com a radia o luminosa e os aspectos perceptuais que envolvem a maneira pela qual o sistema visual
260. ura 1 9 e pelo coeficiente de reflex o da superf cie externa Figura 1 9 Diagrama com fatores de forma A componente CRI determinada pela superposi o da proje o estereogr fica das superf cies internas do ambiente em rela o aos pontos de medi o sobre o diagrama com os fatores de forma obtendo se assim o valor da rea projetada das superf cies internas do ambiente O valor do fator de forma para cada uma das superf cies internas multiplicado pela reflet ncia m dia desta superf cie para obter se o valor percentual do CRI em rela o ao ponto estudado Assim com o uso do FLN poss vel avaliar a distribui o luminosa de um ambiente ainda em fase de projeto podendo se fazer uma an lise dessa distribui o por meio do uso de diagramas onde s o visualizadas as curvas de isolux que ligam os pontos de mesma ilumin ncia ou quando representados em porcentagem ligam pontos de mesmo FLN permitindo avaliar se o n vel de ilumina o estar de acordo com a tarefa a ser executada 2 Idem 28 Na figura 1 10 pode se observar a distribui o luminosa interna do ambiente atrav s das curvas isolux onde s o representados em planta os valores de ilumin ncia em lux gerados pela luz natural incidente representados por curvas que unem os pontos de igual iluminamento No corte pode se visualizar essa distribui o atrav s de uma curva que representa a varia o do iluminamento da rea mais
261. ura 3 6 Imagem sint tica obtida pelo modelo difuso de Gouraud 55 Efeito descoberto por Mach em 1865 em que a intensidade ao longo das arestas exagerada devido descontinuidade de valores de intensidade o que implica que faces escuras pare am mais escuras e faces claras apare am mais claras FOLEY 1997b 493 SILVA 2001 194 84 e Modelo de Phong tamb m chamado de modelo de tonaliza o por interpola o dos vetores normais foi desenvolvido por Phong Bui Tuong PHONG 1975 que introduziu uma forma de interpola o mais sofisticada que o anterior e que consiste em interpolar os vetores normais em cada pol gono O c lculo efetuado para cada pixel da tela o que possibilita simular degrad s de tonalidade dentro do pr prio pol gono Para cada ponto calculada sua correspondente normal atrav s da interpola o dos v rtices do pol gono e essa normal comparada com o vetor da fonte de luz quanto mais paralelos eles forem maior a intensidade luminosa do ponto do contr rio o ponto proporcionalmente escurecido Essa normal comparada ao vetor que representa um observador e se um brilho pontual existir nesse ponto highlight ele acrescentado permitindo um melhor tratamento dos efeitos da reflex o especular Esse modelo suporta tr s tipos de intera o entre luz e objeto a reflex o difusa a reflex o especular e a reflex o da luz ambiente e busca exibir suavidade em objetos com superf
262. urada em tom de azul que n o corresponde percep o visual de um espa o com os atributos dos materiais que foram especificados Isso provavelmente ocorreu devido ao c lculo da lumin ncia das superf cies refletoras que considera as mesmas refletindo a luz impregnada da cor original da superf cie no caso espec fico a cor do piso E Aberturas laterais e zenitais O projetista ao definir solu es para o projeto de ilumina o natural se confronta com alguns problemas que influenciam diretamente no n vel de conforto visual e t rmico do ambiente Dentre esses problemas podemos destacar o sistema de aberturas a ser utilizado e suas implica es na intensidade e na uniformidade do iluminamento resultante Para avaliar as poss veis solu es para esse problema foram feitas simula es no Lightscape onde o modelo geom trico do ambiente foi analisado segundo os resultados quantitativos decorrentes da mudan a no sistema de ilumina o utilizado lateral ou zenital e o uso de elementos de redirecionamento para diminuir a incid ncia direta dos raios solares Foi testada a mudan a nas dimens es do ambiente de modo a investigar quais as consegii ncias decorrentes para o nivel de ilumina o resultante O ambiente uma carpintaria cujo iluminamento necess rio de 500 lux possui 32 00 m 8 00 x 4 00 m p direto de 5 00 metros paredes e teto na cor branca piso na cor cinza e o plano de trabalho a uma altura de 0
263. ural S o Paulo FAU USP 1961 Apud ABILUX Uso racional de energia el trica em edifica es ilumina o S o Paulo Abilux 1992 p 30 239 Tabela 8 3 Coeficientes de reflex o m dios para alguns materiais e cores foscas Material ou cor Coeficiente de reflex o p Papel de pintura branca 0 80 Pintura branca gua gesso branco 0 85 Pintura amarelo cromo claro 0 70 Pintura amarelo ocre 0 50 Cinza claro 0 50 Azul celeste 0 40 Madeira clara 0 30 Azul cobalto 0 15 Verde cromo 0 15 Cinza escuro 0 10 Roxo 0 09 Azul ultramar 0 06 Copas de rvores 0 01 Preto 0 01 Cimento amianto 0 40 Tijolo concreto 0 40 Tijolo areia cal 0 40 Concreto liso 0 30 Concreto spero 0 20 Vidros janelas 0 15 Asfalto 0 10 Fonte COLORPLAST Manual t cnico de ilumina o zenital Domus Colorplast S o Paulo s d p 15 240 Gr fico 1 Reflet ncias das cavidades do teto e do piso REFLET NCIA DA BASE 80 TETO ou PISO 30 b 2 gt z aay Pid at q a 3 as lt fg pe z tf lt a pr km tu W e INDICE DA CAVIDADE REFLET NCIA DA BASE 3 Noagins sandes TETO ou PISO i x oa E A m o a lt lt oo o GS 5 42 gs 5 ze z re E us uu E a Fa Fa o 2 4 6 8 IO NDICE DA CAVIDADE Fonte MOREIRA Vin cius de Ara jo Ilumina o amp fotometria teoria e aplica o S o Paulo Edgar Bl cher 1982 2 ed revista e am
264. va fotom trica curva que representa a varia o da intensidade luminosa de um fonte segundo um plano passando pelo centro da mesma em fun o da dire o ABNT Fontes de luz s o fontes que emitem energia radiante ou seja possuem luz pr pria sendo portanto consideradas como fonte prim ria de ilumina o Ilumin ncia ou iluminamento E fluxo luminoso incidente numa superf cie por unidade de rea da superf cie No Sistema Internacional SI a unidade o lux e no Sistema Americano AS o footcandle Lumin ncia L a luz refletida de uma superf cie numa dire o particular cuja unidade candela por metro quadrado cd m 229 Lightness luminosidade relacionado a no o acrom tica da intensidade percebida de um objeto que reflete luz Luximetro equipamento utilizado nas medi es de valores de ilumin ncia calibrados em lux para medir o n vel de iluminamento de um ponto da superf cie Luz ambiente E considerada como uma fonte de luz difusa e n o direcional com intensidade uniforme que simula o efeito das m ltiplas reflex es entre as superf cies presentes no ambiente iluminando toda a cena Mach band efeito que intensifica as fronteiras entre rea de tonalidades ou cores distintas devido descontinuidade de valores de intensidade entre essas reas provocando a sensa o de que as reas s o mais claras ou mais escuras Objeto elemento que comp e o cen r
265. velando que h uma diferen a de valores significativa em todos os pontos Isso ocorre no programa Lumen Micro porque ao calcular a m dia de ilumin ncia do ambiente para a ilumina o natural n o considera o mobili rio que pode vir a influenciar na diferen a no n vel de distribui o luminosa entre o ambiente real e o simulado devido sombra causada pelos m veis muitos pontos teriam um n vel abaixo do que a op o que desconsidera os objetos colaborando portanto para a determina o de uma m dia menor do que a 172 calculada sem a considera o do mobili rio O programa Desktop Radiance gerou na maioria das simula es valores abaixo do esperado n o se encontrando uma explica o plaus vel para tal resultado ILUMINA O NATURAL 21 JUNHO 15 HORAS 10000 lt 8000 4 LUMEN MICRO Z 6000 z 4000 E LIGHTSCAPE gt 2000 4 DESKTOP RADIANCE PONTOS Figura 4 79 Ilumina o natural nos tr s programas analisados I Interfer ncia da ilumina o na percep o visual do ambiente Foi feito um estudo para verificar a interfer ncia da ilumina o na percep o do espa o atrav s da substitui o dos sistemas de ilumina o l mpada ou lumin ria e consequente modifica o nos n veis luminosos observando as altera es nas condi es favor veis para a execu o da tarefa para a qual o recinto foi projetado Atrav s deste
266. x Local Latitude Nebulosidade C u Claro Considerando a M dia Nebulosidade Boa Vista 2 49 6 4 66 800 24 050 Equador 0 00 8 2 64 700 11 650 Fortaleza 3 43 4 9 68 800 35 900 Recife 8 00 5 8 70 500 29 600 Salvador 13 00 5 3 75 000 35 250 Goi nia 17 00 7 0 76 100 22 850 Belo Horizonte 19 50 6 6 77 700 26 400 Rio de Janeiro 22 54 6 8 78 400 25 900 Sao Paulo 23 33 aan 78 700 18 100 Curitiba 25 20 7 9 79 000 16 600 Porto Alegre 30 01 5 1 78 400 38 400 Extremo Sul 33 40 5 7 79 500 34 200 poca do ano Ver o hor rio 9 00 15 00 hs Fonte SILVA Francisco de A Gon alves da Conforto ambiental ilumina o de interiores Jo o Pessoa A Uni o 1992 p 69 Tabela 1 2 N vel de iluminamento externo no plano horizontal Eh considerando a nebulosidade m dia da regi o Valores de Ilumina o Ext lux Local Latitude Nebulosidade C u Claro Considerando a M dia Nebulosidade Boa Vista 2 49 7 6 61 800 14 850 Equador 0 00 8 8 64 700 7 750 Fortaleza 3 43 3 7 61 700 38 900 Recife 8 00 6 8 56 300 18 000 Salvador 13 00 6 1 51 300 20 000 Goi nia 17 00 4 1 47 100 27 800 Belo Horizonte 19 50 3 5 50 500 32 800 Rio de Janeiro 22 54 5 1 48 800 23 900 S o Paulo 23 33 6 6 47 100 16 000 Curitiba 25 20 6 2 46 200 17 550 Porto Alegre 30 01 5 5 24 800 11 150 Extremo Sul 33 40 6 1 23 800 9 300 poca do ano Inverno ho

universidade federal da bahia uso da simulação

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