quarta-feira, 30 de janeiro de 2013

Relação Watts x Lumens

Essa semana, meu colega de trabalho Elcio Noremberg me indagou se havia possibilidade de transformar a unidade de Lumens em Watts ou vice-versa, pois ele possuia duas lanternas onde uma indicava sua potência expressa em 500 Watts e a outra em 3.000 Lumens pelo que surgiu a pergunta : Qual das duas lanternas seria mais potente ?
Mas antes de responder a pergunta do Elcio, vamos saber o que significam estas duas grandezas:

Watts
O watt (símbolo: W) é a unidade de potência do Sistema Internacional de Unidades (SI). É equivalente a um joule por segundo (1 J/s).
A unidade watt recebeu este nome em homenagem a James Watt, pelas suas contribuições para o desenvolvimento do motor a vapor, e foi adotada pelo segundo congresso da associação britânica para o avanço da ciência em 1889.
Equações:
W = J·s-1
\, 1\, \mathrm{W}=\frac{\mathrm{1J}}{\mathrm{s}}
J = kg·m2·s-2
\, 1\, \mathrm{J}=1\, \mathrm{kg} \cdot \frac{\mathrm{m}^{2}}{\mathrm{s}^{2}}


Engenheiro escocês James Watt


Watt elétrico e o Watt térmico
O termo técnico watt elétrico (símbolo: We) corresponde à produção de potência elétrica. Seus múltiplos são o megawatt elétrico (MWe) e o gigawatt elétrico (GWe).
O termo técnico watt térmico (símbolo : Wt ou Wth) corresponde à produção de potência térmica. Seus múltiplos são o megawatt térmico (MWt ou MWth) e o gigawatt térmico (GWtou GWth).
Essa distinção é de uso corrente para separar produção elétrica e dissipação térmica de uma central. A potência de uma central é geralmente expressa sob a forma de potência elétrica (em MWe).
A potência térmica de uma central nuclear é, geralmente, o triplo da sua potência elétrica. A diferença corresponde ao rendimento termodinâmico (diretamente ligado à temperatura de funcionamento) e às perdas de conversão, dado que a transformação de energia térmica em energia elétrica não pode ser feita senão com perdas (o rendimento é da ordem de 30 a 40%), o que explica a magnitude das operações de resfriamento das centrais térmicas. A Central Nuclear Embalse (Argentina), por exemplo, gera 2109 MW de calor (2109 MWth) para somente 648 MW (648MWe) de eletricidade.
Embora de uso corrente, a adoção de símbolos dotados de índices não é recomendada pelo Escritório Internacional de Pesos e Medidas (BIPM), que só considera a existência de um único watt, pois é a quantidade medida que muda, não a unidade utilizada para a medida.


Wattímetro, instrumento utilizado para medir watts, ou seja, a potência elétrica.

Em mecânica o watt é a potência desenvolvida por uma força de um newton aplicada a um ponto que se move um metro em um segundo. Ou seja, se um ponto sobre o qual se aplica uma força de um newton se move a uma velocidade de 1 m/s, então a potência é igual a 1 watt (1 W = 1 Nm/s):

P = \frac{F \cdot d}{t} = \int F \cdot \mathrm{d}v = \frac{\mathrm{d}W}{\mathrm{d}t}
onde:
F é a força expressa em newtons.
d é a distância expressa em metros.
t é o tempo expresso em segundos.
v é a velocidade expressa em m/s.
W é o trabalho expresso em joules.


Lúmen
Lúmen (símbolo: lm) é a unidade de medida de fluxo luminoso. Um lúmen é o fluxo luminoso dentro de um cone de 1 esferorradiano, emitido por um ponto luminoso com intensidade de 1 candela (em todas as direcções). É uma unidade padrão do Sistema Internacional de Unidades.

Lúmens ANSI

 A saída de luz de projetores (incluindo projetores de vídeo) é tipicamente medida em lumens. Um procedimento padronizado para medir lumens foi estabelecido pela American National Standards Institute, o qual envolve fazer uma média de valores obtidos a partir de diferentes medidas tomadas em diferentes posições. Para fins de marketing, o fluxo luminoso de projetores que foram testados de acordo com este procedimento é chamdado de "lumens ANSI", a fim de distingui-lo daqueles obtidos por outros métodos. Medições em lumens ANSI são em geral mais precisas do que outras técnicas usadas pelos fabricantes de projetores. Tal fato permite que projetores sejam mais facilmente comparados com base em sua especificação de brilho.
O método para medição de lumens ANSI é definido pelo documento IT7.215, de 1992. Inicialmente o projetor é ajustado para mostrar uma imagem em uma sala à temperatura de 25 graus Celsius. O brilho e o contraste são ajustados de forma que em um quadro totalmente branco, seja possível distinguir entre um bloco de 5% da área total com 95% de branco de pico, e dois retângulos de tamanhos idênticos com 100% e 90% do branco de pico no centro do quadro branco. A saída de luz é então medida no quadro como um todo,a partir de nove localidades específicas , e com estes valores é feita uma média. Esta média é multiplicada pela área total do quadro para dar o brilho do projetor em lumens ANSI.

Conversão de Watts para Lúmens
Para se converter Watts em Lúmens, deve-se pegar o valor de watts e multiplicar por 10 para se saber o valor de lúmens.

Conversão de Lúmens para Watts

Para se converter Lúmens em Watts, deve-se pegar o valor de lúmens e dividir por 10 para se saber o valor de watts.

Exemplo ( Agora vamos responder a pergunte do Elcio )

Primeiro vamos pegar a primeira lanterna que é de 500 Watts e saber sua potência em lumens;
                                                   500Watts x 10 = 5.000 lúmens

Agora a segunda lanterna que é de 3.000 lúmens e vamos saber sua potência em Watts;
                                                   3.000 lúmens / 10 = 300 watts


Então chegamos a conclusão que a lanterna do Elcio que é mais potente é a primeira que é de 500Watts ou de 5.000 lúmens.

Ainda existem mais duas grandezas para expressar luminosidade:

Candela
candela (do latim vela) é a unidade de medida básica do Sistema Internacional de Unidades para a intensidade luminosa. Seu símbolo é cd.
A candela pode ser definida em termos de radiação de corpo negro emitida por 1/60 de cm² de platina quando em seu ponto de fusão. Uma vez que esse experimento é de difícil realização por ser em altas temperaturas, em 1979 o SI apresentou a definição de candela usada atualmente.
Uma candela é definida no SI como a intensidade luminosa emitida por uma fonte, em uma dada direção, de luz monocromática de frequência 540 x 1012 hertz e cuja intensidade de radiação em tal direção é de 1/683 watts por esferorradiano. Essa frequência é percebida como luz verde, para a qual o olho humano possui a melhor capacidade de absorção.


Kelvin
É a medida para a temperatura da cor da luz. Quanto mais alta a temperatura de cor, mais clara é a tonalidade de cor da luz. Quando falamos em luz quente ou fria, não estamos nos referindo ao calor físico da lâmpada, e sim a tonalidade de cor que ela irradia ao ambiente. Luz com tonalidade de cor mais suave torna-se mais aconchegante e relaxante; luz mais clara torna-se mais estimulante.
A temperatura de cor é uma analogia entre a cor da luz emitida por um corpo negro aquecido até a temperatura especificada em Kelvin e a cor que estamos comparando.
Ex.: uma lâmpada de temperatura de cor de 2.700 K tem tonalidade suave, já uma outra de 6.500 K tem tonalidade clara.
O ideal em uma residência é variar entre 2.700 K e 5.000 K, conforme o ambiente a ser iluminado.
Já para trabalhos com edição de imagens deve se buscar uma iluminação de 5.600 K (equivalente a luz natural), isentando-se assim do risco de a iluminação influenciar o resultado final.

Gráfico com a temperatura de cor da luz ( Escala Kelvin )



Luzes na escala Kelvin






7 comentários:

  1. Caro Dougléts, parabéns pela profundidade da explicação de cada tópico, porém tem um detalhe...

    Sem me enrolar no assunto, sabemos que Watts é a capacidade de realizar trabalho em um determinado intervalo de tempo, independente de sua natureza (elétrico, mecânico, térmico, etc). E lumens é o fluxo luminoso dentro de um cone de 1 esferorradiano.... assim por diante.

    Pois bem. Antigamente tínhamos no nosso uso diário as famosas lâmpadas incandescentes que emitiam uma determinada luz com uma quantidade de Watts, hoje em dia usamos outras mais modernas, que seu grande atrativo é economizar energia, pois ela gera mais luz com menos Watts.

    Uma lâmpada incandescente gera algo em torno de 10 a 15 lumens por Watt, já as famosas lâmpadas frias geram algo próximo de 50 a 60 lumens por Watt.

    Sendo assim, não precisamos nem chegar perto de resolver aquela integral apresentada no Wattímetro, fica muito evidente que a quantidade de lumens vai depender do tipo de lâmpada e não puramente da quantidade de Watts.

    Ainda temos uma infinidade de fontes luminosas, só como exemplo os Leds e as lâmpadas de vapores metálicos, que dependendo da tecnologia, chegam a ultrapassar os 100 lumens por Watt.

    Só para concluir, a conversão de Watt para lumens é impraticável. No máximo é possível comparar qual brilha com mais intensidade com um consumo equiparado. (desde que, é claro, se tenha os dados de lúmen/Watt de cada fonte).

    Att. Anderlei

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    1. Obrigado pela sinceridade, mas eu resolvi colocar este tópico porque um colega meu de trabalho me perguntou sobre essa questão dos lumens da lanterna dele. Continue lendo meu blog e obrigado mais uma vez !!!

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  2. Olá Amigo Dougléts

    Sou GCM no Paraná estou procurando uma lanterna boa para situações onde sejam necessaria usa-la, e achamos diversas no mercado com as situações de Lumens e Watts.
    Esse seu tópico foi excelente no esclarecimento de dúvidas, então achei um site e tinha essa descrição abaixo:

    Lanterna XJXQ 9000 W Recarregavel
    Potência indicada pelo fabricante : 9000 W 25000 lúmens

    Sendo assim ,quer dizer que o que o fabvricante explica no site não procede com o produto ?
    o certo seria dizer 9000 W e 90000 Lumens
    ou 2500 W e 25000 Lumens
    ou pode existir essa configuração da lanterna ?
    Seria potente uma lanterna nessas configurações ?

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  3. o site que explica que devemos multiplicar watts por 10 para obtermos lumens, não é uma verdade.

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  4. Depende da eficiência da lanterna. A lanterna tem uma potência elétrica, mas dissipa uma energia térmica, logo, deve-se desconsiderar essa potência térmica dissipada. Por fim, existe muita energia dissipada, apenas uma quantidade de energia é realmente utilizada em luminosidade (também desconsidera-se infravermelho e ultravioleta, pois não são visíveis). Por isso, deve-se procurar a potência útil da lanterna e a eficiência, medida em fluxo luminoso por potência (lm/W).

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    1. Obrigado pelo comentário. Seja sempre benvindo !!!

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  5. Este refletor de led abaixo, podemos comparar com qual potencia de refletor halógena. ( O refletor super LED 400 W à prova d'água com luz branco frio é perfeito para iluminação de fachadas, piscinas, jardins, árvores, eventos, festas e os mais diversos locais com qualidade, economia e proteção contra chuva e intempéries do tempo. Iluminação com Altíssima economia de energia, montado em caixa de alumínio blindada com vidro temperado, proporcionando longa eficiência e durabilidade.
    De fácil instalação e posicionamento, é 10 vezes mais econômico quando comparado com um refletor comum de lâmpada halógena.

    Características do produto:

    Potência: 400 W
    Luminosidade: 40.000 Lúmens
    Dimensões: 410 mm x 330 mm x 208 mm
    Carcaça: Alumínio na cor cinza
    Certificação: CE
    Ângulo: 140º
    A prova d'água: IP65
    Voltagem: AC 85-265V (bivolt)
    Vida útil: mais de 50.000 horas
    Cor da luz: Branco 6000k +- 200k )

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