Iluminação no trabalho e conceitos de luminotécnica

Luminotécnica Prof..Márcio Rubens. Baumer
Março 2004
Universidade do Estado de Santa Catarina
Departamento de Engenharia Elétrica – DEE
E-mail baumer@joinville.udesc.br
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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

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BIBLIOGRAFIA( GERAL) OU DE USO DA DISCIPLINA:
• CREDER, Hélio Instalações Elétricas – 14a
Edição - 2000
• MAMEDE FILHO, João Instalações Elétricas Industriais – 6a
Edição – 2001
• COTRIM, Ademaro – Instalações Elétricas - 4a
Edição – 2002
• NISKIER/ MACINTYRE , Júlio / A.J. – Instalações Elétricas – 3a
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

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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

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Tabela 1 – Iluminâncias por classe de tarefas visuais –NBR 5413/92
Classe Iluminância (lux) Tipo de atividade
20 – 30 – 50
Áreas públicas com arredores
escuros
50 – 75 – 100
Orientação simples para
permanência curta
100 – 150 – 200
Recintos não usados para
trabalhos contínuo; depósitos
A
Iluminação geral para áreas
usadas interruptamente ou
com tarefas visuais simples
200 – 300 - 500
Tarefas com requisitos
visuais limitados, trabalho
bruto de maquinaria,
auditórios
500 – 750 – 1000
visuais normais, trabalho
médio de maquinaria,
escritórios
B
Iluminação geral para área de
trabalho
1000 – 1500 – 2000
especiais, gravação manual,
inspeção, indústria de roupas
2000 – 3000 – 5000
Tarefa visuais exatas e
prolongadas, eletrônicas de
tamanho pequeno
5000 – 7500 – 10000
Tarefas visuais muito exatas,
montagem de
microeletrônica
C
Iluminação adicional para
tarefas visuais difíceis
10000 – 15000 – 20000
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
PesoCaracterísticas da
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%

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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:
• Idade
• Velocidade e precisão
• Refletância do fundo da tarefa
Procedimento:
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:

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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

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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

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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

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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/ m2
(cd/m2
)
αcos.A
I
L =
onde:
L = Luminância em cd/ m2
I = Intensidade luminosa em cd
A = área projetada em m2
α = ângulo considerado em graus
Figura 8 – Conceito de Luminância

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Como é difícil medir-se a intensidade luminosa que provem de um corpo não radiante
(através de reflexão) pode-se recorrer a seguinte fórmula:
π
ρ E
L
.
=
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.
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%
II.2 – Características das lâmpadas
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)

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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.Deduzindo-
se com lógica que quanto mais alta for a temperatura de de cor mais branca será a
luz, conforme mostra a figura 10.
Figura 10

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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.
Figura 11
II.2.1 - Tipos de Lâmpadas
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.

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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.

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Figura 14
Figura 15

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Figura 16
Figura 17
Figura 18

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Abaixo na tabela 4, estão apresentadas as principais características das lâmpadas.
Tabela 4
Tipo de lâmpada Rendimeno
lm/W
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
compacta
50 a 80 7500 85 2700 a 4100
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

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

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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

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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
eficiência
0.6
Luminárias tipo “palfon” com acrílico anti-
ofucante
0.6
Luminárias de embutir com acrílico anti-
ofuscante
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”

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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.

Iluminação no trabalho e conceitos de luminotécnica

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