HIGIENE DO TRABALHO LUMINOTÉCNICA

HIGIENE DO TRABALHO LUMINOTÉCNICA ÍNDICE I A iluminação no trabalho I.1 A aplicação norma regulamentadora NR 17 do Ministério do Trabalho I.2 Iluminação de Interiores NBR 5413 da ABNT I.3 Como selecionar a iluminância desejada I.4 O desempenho do trabalhador com relação ao conforto visual II Conceitos Básicos de Luminotécnica II.1 - Grandezas Luminotécnias II.2 - Características das lâmpadas II.3 - Características das luminárias II.4 Aplicações III Fundamentos do projeto de iluminação interna III.1 Fatores de influência na qualidade da iluminação III.2 Projeto luminotécnico III.3 Alguns softwares de cálculo luminotécnico III.4 Medição e avaliação dos níveis de iluminação IV Novas tecnologias de iluminação IV.1 Lâmpadas IV.2 Luminárias V Desenvolvimento de projetos luminotécnicos V.1 Exemplos V.2 Exercícios ANEXOS Anexo 1 NBR 5413 Anexo 2 NBR 5382 1

BIBLIOGRAFIA( GERAL) OU DE USO DA DISCIPLINA: CREDER, Hélio Instalações Elétricas 14 a Edição - 2000 MAMEDE FILHO, João Instalações Elétricas Industriais 6 a Edição 2001 COTRIM, Ademaro Instalações Elétricas - 4 a Edição 2002 NISKIER/ MACINTYRE, Júlio / A.J. Instalações Elétricas 3 a Edição 1996 SILVA, Mauri Luiz da Luz Lâmpadas & Iluminação -1ª Edição 2002 ABNT- Norma Técnica NBR 5410/04 ABNT Norma TécnicaNBR 5413/92 ABNT Norma Técnica NBR 5382/84 MINISTÉRIO DO TRABALHO- NR 17 2

I ILUMINAÇÃO NO TRABALHO I.1 A aplicação da NR 17 do Ministério do Trabalho A NR 17 que trata da Ergonomia visa a adaptação das condições de trabalho às características psicofisiológicas dos trabalhadores, de modo a proporcionar um máximo de conforto, segurança e desempenho eficiente. Quanto às condições ambientais de trabalho a norma cita em seu artigo 17.5.3 : Em todos os locais de trabalho deve haver iluminação adequada, natural ou artificial, geral ou suplementar, apropriada à natureza da atividade. Quanto à iluminação natural, evidentemente a norma está se referindo a luz solar, que a princípio, se puder ser utilizada, resolverá os problemas de conforto ambiental nas mais diversas atividades de trabalho. Como a maioria dos casos esta solução fica difícil de ser implementada, nos valemos da utilização de iluminação artificial. Esta iluminação adequada, está regulamentada pela norma brasileira da ABNT a NBR 5413/92. I.2 A iluminação de interiores NBR 5413/92 da ABNT Esta norma tem por objetivo: Estabelecer os valores de iluminâncias médias mínimas em serviço para iluminação artificial, onde se realizem atividades de comércio, indústria, ensino, esporte e outras. A Iluminância é a grandeza utilizada para a avaliação do conforto visual, que é uma razão entre o fluxo luminoso recebido pela superfície e a área considerada. Iluminância deve ser medida com o luximetro, segundo a norma NBR 5283/84 Campo de trabalho é a região onde, para qualquer superfície nela situada, exigem-se condições de Iluminância apropriadas ao trabalho visual a ser realizado. Condições gerais A Iluminância deve ser medida no campo de trabalho. Quando este não for definido, entende-se como tal nível referente a um plano horizontal à 0,75 m do piso. No caso de ser necessário elevar a iluminancia em determinado campo de trabalho, pdse-se usar iluminação suplementar. A Iluminância restante do ambiente não deve ser inferior a 1/10 da adotada. Recomenda-se que a Iluminância em qualquer ponto do campo de trabalho não seja inferior a 70% da Iluminância média determinada de acordo com a NBR 5382 3

A Tabela 1 Iluminâncias por classe de tarefas visuais NBR 5413/92 Classe Iluminância (lux) Tipo de atividade Iluminação geral para áreas usadas interruptamente ou com tarefas visuais simples B Iluminação geral para área de trabalho C Iluminação adicional para tarefas visuais difíceis 20 30 50 50 75 100 100 150 200 200 300-500 500 750 1000 1000 1500 2000 2000 3000 5000 5000 7500 10000 10000 15000 20000 Áreas públicas com arredores escuros Orientação simples para permanência curta Recintos não usados para trabalhos contínuo; depósitos Tarefas com requisitos visuais limitados, trabalho bruto de maquinaria, auditórios Tarefas com requisitos visuais normais, trabalho médio de maquinaria, escritórios Tarefas com requisitos especiais, gravação manual, inspeção, indústria de roupas Tarefa visuais exatas e prolongadas, eletrônicas de tamanho pequeno Tarefas visuais muito exatas, montagem de microeletrônica Tarefas visuais muito especiais, cirurgia Nota: As classes, bem como os tipos de atividades não são rígidas quanto às iluminâncias limites recomendas, ficando a critério do projetista avançar ou não nos valores das classes/tipos de atividade adjacentes, dependendo das características do local/tarefa Tabela 2 Fatores determinantes da iluminância adequada NBR 5413/92 Características da Peso tarefa e do observador -1 0 +1 Idade Inferior a 40 anos 40 a 55 anos Superior a 55 anos Velocidade e precisão Sem importância Importante Crítica Refletância do fundo da tarefa Superior a 70% 30 a 70% Inferior a 30% 4

I.3 Como selecionar a iluminância desejada Para determinarmos a iluminância desejada deveremos nos valer das tabelas 1 e 2 e adotar o procedimento abaixo: Fazer uso da tabela 1 de acordo com a atividade levando em conta três fatores da tabela 2, que são: Procedimento: Idade Velocidade e precisão Refletância do fundo da tarefa a) Analisar cada característica acima, determinada pesos conforme tabela 2 b) Somar os três valores encontrados, algebricamente, considerando o sinal c) Usar : A iluminância inferior do grupo, quando o valor total for igual a 2 ou 3, A iluminância superior quando a soma for +2 ou +3, e A iluminância média nos outros casos I.4 O desempenho do trabalhador com relação ao conforto visual Pesquisas realizadas comprovaram que: Existe uma relação direta entre a iluminação e a produtividade Devemos individualizar o sistema de iluminação Quando maior a idade mais luz ele precisa para executar as tarefas Estudo de um caso: Caso realizado em dois escritórios similares, com as mesmas características de trabalho. No primeiro o sistema de iluminação foi reduzido à metade, enquanto o segundo permaneceu com os níveis normais. Após um determinado período o primeiro escritório voltou a ser iluminado como o segundo. Constatou-se que com a redução da luminosidade pela metade, a produtividade baixou significativamente e, após um período de adaptação, aumentou gradativamente, estabilizando-se em níveis inferiores ao do segundo escritório. Quando a iluminação voltou ao nível inicial, notou-se um aumento da produtividade acima do verificado no segundo escritório, permanecendo alto por um período de adaptação e então, voltando ao mesmo nível do segundo escritório A figuras 1 retrata o desempenho em função das pessoas provocado pelo processo em análise. Este tipo de pesquisa e outras observações feitas por especialistas da área, resultaram em conclusões quanto a definição do ambiente ideal de trabalho, dentre elas podemos destacar: 5

Proporcionar conforto visual Ser eficiente para a tarefa Reproduzir bem as cores Ter a aparência da cor correta Evitar ofuscamentos diretos Evitar ofuscamento indireto/refletido Ser flexível Não produzir ruído Ser individualizada Figura 1 Índice de produtividade em escritório e em função do nível de iluminação Figura 2 Conforto visual em relação a iluminância e a temperatura de cor 6

II CONCEITOS BÁSICOS DE LUMINOTÉCNICA II.1 Grandezas Luminotécnicas Luz: Radiação eletromagnética que acarreta uma sensação de claridade ou seja uma sensação visual. Veja o espectro eletromagnético mostrado na figura 3. A sensibilidade visual para a luz varia não só de acordo com o comprimento de onda da radiação, mas também com a luminosidade. A curva de sensibilidade do olho humano demonstra que radiações de menor comprimento de onda ( violeta e azul ) geram maior intensidade de sensação luminosa quando a pouca luz, enquanto as radiações de maior comprimento de onda ( laranja e vermelho ) se comportam ao contrário. Figura 3 Espectro Eletromagnético Fluxo Luminoso: É a radiação total da fonte luminosa, entre os limites de comprimento de onda (380 a 780 nm), conforme mostra a figura 4. Símbolo: ϕ Unidade: Lumen (lm) Figura 4 7

Intensidade Luminosa: É o fluxo luminoso irradiado na direção de um determinado ponto. Esta direção é representada por vetores, cujo comprimento indica a intensidade luminosa. Vide figura 5. Símbolo: I Unidade: Candela (cd) Figura 5 Iluminância: É a relação da razão entre o fluxo luminoso incidente por unidade de área. Como o fluxo luminoso não é distribuído uniformemente, a iluminância não será a mesma em todos os pontos da área. Para isto se considera a iluminância média (Em). Vide figura 6. Símbolo: E Unidade: lux (lx) E = ϕ / Figura 6 8

Curva de Distribuição Luminosa: É a representação da intensidade luminosa em todos os ângulos em que é direcionada num plano. Visando a uniformização destas curvas, geralmente são referidas ao valor de 1000 lm. Para efeito de cálculos é necessário multiplicar-se o valor encontrado na CDL pelo fluxo luminoso da lâmpada e dividir por 1000 lm. A figura 7 apresenta uma CDL típica de um conjunto lâmpada e luminária. Símbolo: CDL Unidade: candela (cd/1000 lm) Figura 7 Curva de Distribuição Luminosa Luminância: É a intensidade luminosa que emana de uma superfície, pela sua superfície aparente. A luminância depende tanto do nível iluminação ou iluminância, quanto das características de reflexão das superfícies. Vide figura 8 Símbolo: L Unidade: candela/ m 2 (cd/m 2 ) onde: L = Luminância em cd/ m 2 I = Intensidade luminosa em cd A = área projetada em m 2 α = ângulo considerado em graus L = I A. cosα Figura 8 Conceito de Luminância 9

Como é difícil medir-se a intensidade luminosa que provem de um corpo não radiante (através de reflexão) pode-se recorrer a seguinte fórmula: ρ. E L = π onde: ρ = Refletância ou coeficiente de reflexão E = Iluminância sobre essa superfície em Lux Cabe lembrar que o coeficiente de reflexão é a relação entre o Fluxo luminoso refletido e o incidente em uma superfície. Esse coeficiente e dado geralmente em tabelas, conforme mostra a tabela 3. II.2 Características das lâmpadas Tabela 3 COEFICIENTES DE REFLEXÃO DE ALGUNS MATERIAIS E CORES Materiais Rocha 60% Tijolos 5 a 25% Cimento 15 a 40% Madeira Cara 40% Esmalte branco 65 a 75% Vidro transparente 6 a 8% Madeira aglomerada 50 a 60% Azulejos brancos 65 a 75% Madeira escura 15 a 20% Gesso 80% Cores Branco 70 a 80% Creme claro 70 a 80% Amarelo claro 55 a 65% Rosa 45 a 50% Verde claro 45 a 50% Azul celeste 40 a 45% Cinza claro 40 a 45% Bege 25 a 35% Verde escuro 10 a 15% Vermelho 20 a 25% Preto 5 a 10% Laranja 20 a 25% a) Eficiência energética: É a relação entre o fluxo luminoso em lumens fornecido pela lâmpada e o seu consumo em Watts. Lumens/Watts (lm/w) 10

Figura 9 b) Temperatura de cor (Kelvin): É difícil avaliar a sensação de tonalidades de cor de diversas lâmpadas. Para estipular um parâmetro foi definido o critério de temperatura de cor (Kelvin) para classificar a luz. O conceito baseia-se em comparar com um corpo metálico em aquecimento( Radiador de Plank), que passa desde a cor avermelhada e, colocando-se mais fogo, mais calor, a barra começara a ficar num vermelho mais claro, até que depois de passar por cores como laranja, amarelo, com o fogo e calor aumentando, ela chegará a ponto de fusão e então terá uma cor branca azulada. Entende-se então que quanto mais calor em graus Celsius a barra receber, mais branca ficará, em graus Kelvin, teremos então a temperatura de cor.deduzindose com lógica que quanto mais alta for a temperatura de de cor mais branca será a luz, conforme mostra a figura 10. Figura 10 11

c) Índice de reprodução de cores:- IRC - As variações de cor dos objetos iluminados sob fontes de luz diferentes podem ser identificadas através do conceito de reprodução de cores. Sua escala é de 0 a 100%, também comparada com o metal sólido em aquecimento até irradiar luz. Este parâmetro é dado pelo IRC ou Índice de reprodução de cores. O IRC serve para medir o quanto de luz artificial consegue imitar a luz natural. O IRC de 100% seria como um dia claro de sol no verão por volta do meio dia.desta forma, quanto mais próximo de 100% for o IRC de uma fonte de luz artificial, mais próxima da luz natural estará, ou seja reproduzirá mais fielmente as cores e, quanto menor for este índice pior será a reprodução de cores. II.2.1 - Tipos de Lâmpadas Figura 11 As lâmpadas são divididas em dois grandes grupos: As lâmpadas incandescentes e as lâmpadas de descarga 1 Lâmpadas incandescentes Incandescentes Halógenas Princípio de funcionamento: baseia-se na emissão de luz através do aquecimento de um filamento de tungstênio, que irradia sob forma de luz parte da radiação térmica gerada. Veja detalhes na figura 12 e 13. 12

Figura 12 Lâmpada incandescente Figura 13 Lâmpada halógena 2 Lâmpadas de descarga Fluorescentes, figura 14 Mistas, figura 15 Vapor de mercúrio, figura 16 Vapor de Sódio, figura 17 Vapores Metálicos, figura 18 Princípio de funcionamento: baseia-se na excitação de gases ou vapores metálicos, no interior de um bulbo, sob pressão e tensão elétrica aplicada em eletrodos. A radiação emitida se estende da faixa do ultra-violeta até o infra-vermelho, passando pelo espectro luminoso, depende, entre outros fatores, da pressão interna no bulbo da lâmpada, da natureza do gás ou de partículas de vapores metálicos. 13

Figura 14 Figura 15 14

Figura 16 Figura 17 Figura 18 15

Abaixo na tabela 4, estão apresentadas as principais características das lâmpadas. Tipo de lâmpada Rendimeno lm/w Tabela 4 Vida útil horas IRC Índice de reprodução de cores (%) Temperatura de cor Kelvin Incandescente 10 a 15 1000 100 2700 Halógena Dicróica 15 a 25 3500 100 3000 Fluorescente comum 55 a 90 12000 70 a 95 4100 a 6000 Fluorescente 50 a 80 7500 85 2700 a 4100 compacta Mercúrio 45 a 55 24000 40 3500 a 4100 Vapor de Sódio 80 a 140 24000 20 2000 Mista 20 a 35 8000 60 3600 Vapores Metálicos 65 a 90 9000 85 a 93 4000 a 6000 3 As novas tecnologias do século XXI TECNOLOGIA DO LED Figura 19 16

TECNOLOGIA DE INDUÇÃO ELTROMAGNÉTICA Figura 20 TECNOLOGIA DA ELETRONICA DIGITAL Figura 21 17

II.3 Características das Luminárias Deve-se avaliar o desempenho da eficiência do conjunto lâmpada mais luminária. Na figura 22, 23 e 24, apresentamos as variáveis de desempenho do conjunto. Como a lâmpada é instalada dentro da luminária, o fluxo luminoso total aproveitável é menor que o irradiado pela lâmpada, devido a reflexão, absorção e transmissão da luz pelo materiais componentes da luminárias. Face a isto precisamos avaliar o fluxo luminoso útil emitido pelo conjunto (luminária e lâmpada). Esta avaliação é feita através da Eficiência da Luminária. Este valor é indicado pelos próprios fabricantes de luminárias. Vide figura 25 Figura 22 Figura 23 Figura 24 18

Figura 25 Não havendo disponibilidade destas informações, pode-se usar valores aproximados conforme tabela 5. Tabela 5 Tipos de Luminária Eficiência Luminárias abertas com lâmpadas nuas 0.9 Luminárias com refletor ou embutidas abertas 0.7 Luminárias com refletor e lamelas de alta 0.6 eficiência Luminárias tipo palfon com acrílico antiofucante 0.6 Luminárias de embutir com acrílico antiofuscante 0.5 Para avaliar melhor a eficiência da luminária os fabricantes fornecem a Curva de Distribuição Luminosa CDL. Esta CDL é apresentada através de uma curva polar, onde representamos a distribuição da luz direta em diversos ângulos, nos planos transversal e longitudinal. Seus valores são expressos em candelas por 1000 lumens do fluxo luminoso da lâmpada. Vide detalhes na figura 7. Curva de Distribuição Luminosa: Curva, geralmente em coordenadas polares, que representa a Intensidade Luminosa em um plano que passa através da fonte (lâmpada ou luminária), em função do ângulo medido a partir de uma direção determinada 19

Sistema de reflexão das luminárias. O sistema ótico da luminária é a parte crucial do controle da luz. Um dos princípios básicos é o da reflexão que afirma que uma superfície lisa e brilhante refletirá a luz no ângulo em que atingiu esta superfície. Isto é o ângulo de incidência é igual ao ânulo de reflexão. Para termos um melhor desempenho do conjunto, os fabricantes de luminárias apresentam como solução: material refletor e sua geometria. Dos materiais refletores largamente utilizados hoje se sobressai o alumínio anodizado e polido. III FUNDAMENTOS DO PROJETO DE LUMINAÇÃO INTERNA Os recintos onde se desenvolvem tarefas relativas ao trabalho devem ser suficientemente iluminados para se obter o melhor rendimento possível nas tarefas a executar. O desenvolvimento do projeto luminotécnico consiste basicamente em: Escolha da lâmpada e da luminária mais adequada Cálculo da quantidade de luminárias Disposição das luminárias no recinto Cálculo da viabilidade econômica III.1 Fatores de influência na qualidade da iluminação Os fatores que influenciam a qualidade da iluminação podem ser definidos como: Nível de iluminação adequada Limitação no ofuscamento Proporção harmoniosa entre luminâncias Efeito de luz e sombra Reprodução de cores Tonalidade de cor e luz III.2 O projeto luminotécnico Método das eficiências ou lumens Método das cavidade zonais Método ponto a ponto O primeiro método possui uma resolução simplificada, já o segundo mostra-se mais trabalhoso e o método do ponto a ponto o de melhor resolução. 20