CAMPO GRANDE 2019
FRANCISCO RODRIGUES FERREIRA JUNIOR
O BENEFÍCIO DE UMA EFICIÊNCIA DA ILUMINAÇÃO
PÚBLICA PARA A SOCIEDADE
CAMPO GRANDE 2019
O BENEFÍCIO DE UMA EFICIÊNCIA DA ILUMINAÇÃO
PÚBLICA PARA A SOCIEDADE
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à UNIDERP, como requisito parcial para a obtenção do título de graduado em Engenharia Elétrica.
Orientador: CARLOS JUNIOR
FRANCISCO RODRIGUES FERREIRA JUNIOR
O BENEFÍCIO DE UMA EFICIÊNCIA DA ILUMINAÇÃO PÚBLICA
PARA A SOCIEDADE
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à UNIDERP, como requisito parcial para a obtenção do título de graduado em Engenharia Elétrica.
BANCA EXAMINADORA
Prof(a). Titulação Nome do Professor(a)
Prof(a). Titulação Nome do Professor(a)
Prof(a). Titulação Nome do Professor(a)
“
Há uma força motriz mais poderosa que o vapor, a eletricidade e a energia atômica: avontade.
Rodrigues, Francisco Rodrigues Ferreira Junior. O benefício de uma eficiência da
iluminação pública para a sociedade, 2019. 35 folhas. Trabalho de Conclusão de
Curso Engenharia Elétrica – UNIDERP, Campo Grande- MS, 2019.
RESUMO
A iluminação pública é um serviço essencial para a população em geral, pois é ela que garante uma boa visibilidade no período noturno e também em momentos que no período diurno haja a necessidade da mesma. Uma boa eficiência da iluminação pública e essencial pois garante economia de energia elétrica e melhoria ao meio ambiente. Este estudo foi feito porque na última década houve melhora na tecnologia que até então tinham um grande desperdício de energia elétrica e também o descarte de muitas dessas luminárias poderiam causar degradação do meio ambiente. Hoje este serviço é de responsabilidade das prefeituras, e elas devem garantir sua manutenção e a busca por melhorias da mesma. Neste trabalho será apresentado as novas tecnologias na questão de iluminação pública baseado em livros, normas, publicações, artigos científicos, buscando entender qual a melhor opção para melhoria do sistema e também a diminuição de custos e também garantir uma menor degradação ao meio ambiente, que nos dias atuais é mundialmente discutido buscando a sua preservação. Com este trabalho e clara a vantagem da iluminação de LED para a substituição das lâmpadas usadas na iluminação pública, tanto na econômica que ela tem no consumo de energia elétrica e tem grande vantagem em seu descarte por não conter metais pesados, tal como o mercúrio.
Rodrigues, Francisco Rodrigues Ferreira Junior. THE BENEFIT OF EFFICIENCY OF
PUBLIC LIGHTING FOR SOCIETY, 2019. 35 sheets. Final Paper of Electrical
Engineering - UNIDERP, Campo Grande-MS, 2019.
ABSTRACT
Street lighting is an essential service for the general population, as it ensures good visibility at night and at times when daylight is needed. Good street lighting efficiency is essential as it ensures energy savings and environmental improvement. This study was done because in the last decade there has been improvement in technology that until then had a great waste of electricity and also the disposal of many of these luminaires could cause degradation of the environment. Today this service is the responsibility of the municipalities, and they must ensure its maintenance and the search for improvements. In this work we will present the new technologies in the issue of street lighting based on books, standards, publications, scientific articles, seeking to understand what is the best option for system improvement and also the reduction of costs and also to ensure less degradation to the environment. Nowadays it is discussed worldwide seeking its preservation. With this work it is clear the advantage of LED lighting to replace the lamps used in street lighting, both economical that it has in electricity consumption and has great advantage in its disposal because it does not contain heavy metals, such as mercury.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 – Modelo tradicional de lâmpada incandescente ... 18
Figura 2 – Ilustração de uma lâmpada incandescente ... 19
Figura 3 – Lâmpada a vapor de mercúrio ... 20
Figura 4 – Imagem ilustrativa de uma lâmpada de vapor de mercúrio ... 21
Figura 5 – Detalhe da construção da Lâmpada de vapor de sódio ... 22
Figura 6 – Imagem real da lâmpada de vapor de sódio ... 22
Figura 7 – Imagem real de Lâmpada multivapores ... 23
LISTA DE TABELAS
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas ANEEL Agência Nacional de Energia Elétrica BNDES Banco Nacional do Desenvolvimento CEMIG Companhia Energética de Minas Gerais
CEMIRIM Cooperativa de Eletrificação e Desenvolvimento da Região de Mogi Mirim
COPEL Companhia Paranaense de Energia
INEE Instituto Nacional de Eficiência Energética INMETRO Instituto Nacional de Metrologia
MME Ministério de Minas e Energia NBR Norma Brasileira
LED Diodo emissor de luz
PROCEL Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica PUCRS Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul
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SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ... 11
2. INTRODUÇAO À ILUMINAÇÃO PÚBLICA ... 13
2.1 ASPECTOSRELACIONADOSAOSPROJETOSDEILUMINAÇÃOPÚBLICA ... 14
2.1.1 FLUXO LUMINOSO () ... 14
2.1.2 EFICIÊNCIA LUMINOSA... 14
2.1.3 ILUMINAMENTO OU ILUMINÂNCIA (E) ... 14
2.1.4 FATOR DE UNIFORMIDADE (U) ... 15
2.1.5 TEMPERATURA DE COR ... 15
2.2 CLASSIFICAÇÕESDASVIAS ... 15
2.3 TOPOLOGIASDEILUMINAÇÃOVIÁRIA... 16
2.2 COMPATIBILIDADESCOMAARBORIZAÇÃO ... 16
3. TIPOS DE FONTES LUMINOSAS USADAS NA ILUMINAÇÃO PÚBLICA ... 18
3.1 LÂMPADAINCANDESCENTE ... 18
3.2 LÂMPADAAVAPORDEMERCÚRIOEMALTAPRESSÃO ... 19
3.3 LÂMPADAAVAPORDESÓDIOEMALTAPRESSÃO ... 21
3.4 LÂMPADAAMULTIVAPORESMETÁLICOS ... 23
3.5 LÂMPADADEDIODOEMISSORDELUZ(LED) ... 23
4. VANTAGENS E DESVANTAGENS DAS LUMINÁRIAS APRESENTADAS .... 25
4.1 LÂMPADAINCANDESCENTE ... 25
4.2 VAPORDEMERCÚRIO ... 26
4.3 VAPORDESÓDIO ... 26
4.4 MULTIVAPORES ... 27
4.5 LED ... 28
4.6 TABELACOMPARATIVOENTRELÂMPADAS ... 29
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 30
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1. INTRODUÇÃO
A iluminação pública nos dias atuais é considerada como um serviço urbano de extrema importância e é essencial para a população, e promove uma qualidade de vida e segurança a todos, desde que efetivamente implementada com eficiência e eficácia. A utilização de tecnologias mais eficientes na Iluminação Pública tem sido praticada em diversos países buscando a economia de energia, sustentabilidade e menor custo de manutenção, e deve ser primordial em um projeto de Iluminação Pública.
O presente trabalho visa apresentar um estudo sobre a iluminação pública, que no país vem sendo muito discutido devido a questões ambientais e também aos avanços em sua tecnologia, onde está tendo melhorias na eficiência energética e também na luminosa. A iluminação pública deve ter um mínimo de lux para uma boa visibilidade nas vias pela população em geral, pois na norma existem as exigências mínimas de luminosidades para cada tipo de via e também deve ser eficiente quanto à economia de energia elétrica.
A iluminação pública é eficiente e atende as normas brasileiras vigentes? O tipo de pesquisa realizado neste trabalho foi uma revisão de Literatura, onde foi usado para essa pesquisa livros, publicações em congressos, teses de doutorado, livros explicativos das concessionárias de energia, leis e decretos e em documentos e foram selecionados através de busca nas seguintes bases de dados: Associação brasileira de normas técnicas, manual da iluminação pública da COPEL e da CEMIG, Código de trânsito brasileiro e outros. O período dos artigos pesquisados foram os trabalhos publicados nos últimos 15 anos. Foi usado nas buscas as seguintes palavras chaves: Iluminação pública; Eficiência energética e Eficiência luminosa.
Neste trabalho vamos entender a eficiência energética e luminosa da iluminação pública nas cidades brasileiras e as suas características operacionais, será apresentado os principais tipos de luminárias e suas vantagens e desvantagens. E por fim, entenderemos os motivos de uma boa eficiência da iluminação pública e as vantagens tanto para a população e para o meio ambiente.
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2. INTRODUÇÃO À ILUMINAÇÃO PÚBLICA
A iluminação pública é um sistema responsável para manter as ruas iluminadas durante o período noturno e é essencial para uma boa qualidade de vida de toda a população e conforme a NBR 5101:2012 ela deve levar uma melhoria de vida principalmente as comunidades mais carentes. A iluminação pública no Brasil, só começou a ser regulamentada a partir da constituição de 1934, e a iluminação era predominante o uso de lâmpadas incandescentes. (BARBOSA, R., 2000).
No Brasil, inicialmente, toda a iluminação feita em cada casa onde eram instalados lanternas e lampiões na fachada das casas. Nos dias atuais, conforme o art. 30, inciso V da Constituição Federal, a iluminação pública é de responsabilidade das prefeituras, e apoiada por uma determinação constitucional, a Resolução Normativa ANEEL nº 414, de 9 de setembro de 2010, no art. 218, ficou determinado que todas as distribuidoras devem transferir os ativos de iluminação pública (luminárias, lâmpadas, relés e reatores) para às prefeituras.
Após a década de 1970, começaram a usar as lâmpadas de vapor de mercúrio por ela ter uma maior eficácia e também uma boa vida útil. Com a melhoria da tecnologia, em meados de 1990 começou a serem usadas com grande frequência às lâmpadas de vapor de sódio. (RODRIGUES, 2012).
As prefeituras de modo geral, transfere a responsabilidade da manutenção e ampliação da rede de iluminação pública para empresa terceirizada, mas não tira a responsabilidade da prefeitura de manter o sistema operante e atualizado conforme o artigo 30 da Constituição Federal de 1988. A prefeitura deve com frequência buscar melhorias tanto na eficiência energética e luminosa visando à melhoria de todo o sistema. Toda a obra que venha a ser feitas seja de aumento da rede ou ligação de pontos novos de iluminação pública, ela deve ser paga pelo município e pela empresa terceirizada, e deve estar de acordo com os critérios estabelecidos na resolução normativa Nº 414, de 09 de setembro de 2010 sobre participação financeira. (ANEEL, 2016).
Conforme a NBR 5101:2012, cada via tem a sua importância relacionada com os níveis mínimos aceitáveis de iluminância média e uniformidade para cada tipo de via, ou seja, toda via tem uma classificação e com essa classificação a norma exige
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um mínimo de iluminância para que os pedestres e motoristas tenha uma boa visibilidade.
2.1 ASPECTOS RELACIONADOS AOS PROJETOS DE ILUMINAÇÃO PÚBLICA
Para uma boa elaboração de um projeto de iluminação pública deve se obedecer a alguns parâmetros, respeitando as normas vigentes e atualizadas, que serão apresentados a seguir:
2.1.1 FLUXO LUMINOSO ()
O fluxo luminoso é a quantidade de energia radiante em todas as direções por unidade de tempo, e é avaliada de acordo com a sensação luminosa produzida. A unidade de medida do fluxo luminoso é o lúmen (lm). (COPEL, 2009).
2.1.2 EFICIÊNCIA LUMINOSA
A eficiência luminosa é a relação entre o fluxo luminoso emitido pela potência elétrica absorvida, sendo a unidade de medida o lúmen por watt (lm/w), este conceito é utilizado para comparar a diferentes fontes luminosas.(COPEL, 2009).
2.1.3 ILUMINAMENTO OU ILUMINÂNCIA (E)
A iluminância é a densidade de fluxo luminoso que é recebido por uma superfície, sua unidade de medida é o lúmen por metro ao quadrado (lm/m²), que pode ser chamado de lux, esse é um parâmetro muito importante para demonstrar a qualidade da iluminação de um determinado ambiente. (COPEL, 2009).
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2.1.4 FATOR DE UNIFORMIDADE (U)
O fator de uniformidade é a relação entre a iluminância mínima e a iluminância média de um determinado ambiente, que resulta em um valor adimensional, esse valor indica como está à distribuição da luminosidade na superfície onde está sendo analisada.
𝑼 = 𝑬𝒎𝒊𝒏
𝑬𝒎𝒂𝒙 (Equação 01)
2.1.5 TEMPERATURA DE COR
A temperatura de cor indica a cor aparente da luz emitida, ou seja, este parâmetro não está relacionado com o calor emitido por uma lâmpada, mas sim pela sensação de conforto que esta lâmpada pode proporcionar em um determinado ambiente. Quando aumentamos a temperatura de cor, essa cor emitida passa de uma tonalidade quente para uma tonalidade mais fria, basicamente ele passa de um tom avermelhado passa para um tom azulado. A temperatura de cor é quantificada em graus Kelvin (K). Quanto mais baixa a temperatura de cor a essa luz tende a ser mais amarelada que proporciona uma sensação de conforto, e é mais utilizada em salas ou quartos, com essa temperatura de cor mais alta a luz tende a ser mais branca, que se aproxima a luz do dia, esse tipo de cor é indicado para locais de trabalho e vias públicas, por proporcionarem uma melhor visibilidade. (COPEL, 2009).
2.2 CLASSIFICAÇÕES DAS VIAS
Para iniciar um projeto de um sistema de iluminação pública é necessário a classificação da via que se pretende implementar uma iluminação, as vias podem ser classificadas da seguinte forma (Lei nº 9.503 – Código de Trânsito Brasileiro, 23 de setembro de 1997). (BRASIL, 1997):
a) vias urbanas: é aquela caracterizada pela existência de edificações às suas margens, com presença de tráfego motorizado e de pedestres em maior ou menor escala.
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b) vias rurais: via mais conhecida como estradas de rodagem, que nem sempre apresenta, exclusivamente, tráfego motorizado.
2.3 TOPOLOGIAS DE ILUMINAÇÃO VIÁRIA
Quando já estão definidos os níveis luminotécnico das vias, devem-se agora especificar os tipos de materiais a serem utilizados e o tipo de topologia de distribuição dos pontos de iluminação, esses pontos devem ser bem instalados para manter os valores de lux mínimos exigidos para cada tipo de via, deve se atentar também as condições já existentes na via tais como: as estruturas das redes elétricas existentes, postes, prédios, marqueses, e árvores conforme o manual do Ministério de minas e energia. (COPEL, 2012).
Existem alguns tipos de arranjos comuns encontrados na montagem de pontos de iluminação em vias, mas outras configurações de arranjo podem ser obtidas com o auxílio de programas específicos para cálculos luminotécnico, ou podem-se usar os métodos disponíveis nas literaturas, como por exemplo: método das curvas isolux, método ponto-por-ponto, método do fator de utilização ou do fluxo luminoso, método das luminâncias. (CEMIG, 2012).
2.2 COMPATIBILIDADES COM A ARBORIZAÇÃO
Para permitir uma melhor convivência entre a iluminação pública e a arborização, a norma NBR 5101 sugere uma equação que deve ser seguida sempre que possível com o intuito de desobstruir a iluminação da via, essa equação é representada. (COPEL, 2008):
Z = H – (A X D) Onde:
Z = a altura mínima de um galho;
H = a altura de montagem da luminária;
AL = A 0,26 Correspondendo à cotangente de 75º no sentido longitudinal relativamente ao eixo da via;
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At = A 0,57 correspondendo a cotangente de 60º no sentido transversal relativamente ao eixo da via;
A iluminação pública e a arborização devem estar em harmonia e devem respeitar tanto as normas vigentes e também a estrutura de cada tido de árvore, existem manuais que auxiliam tanto na instalação e poda dessas árvores, tal como o Manual de Arborização da Cemig D. (CEMIG, 2012).
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3. TIPOS DE FONTES LUMINOSAS USADAS NA ILUMINAÇÃO PÚBLICA
Existem vários tipos de lâmpadas no mercado, cada uma com sua característica que serão apresentadas neste capítulo.
3.1 LÂMPADA INCANDESCENTE
Esta lâmpada foi criada pelo inventor Thomas Edison no ano de 1879, além de ser uma das maiores invenções, ela é a mais popular dentre todas as tecnologias de fontes luminosas disponíveis, mas que, desde o ano de 2015 foram proibidas de ser comercializadas (de acordo com a portaria interministerial 1.007/2010) no Brasil, por ser uma lâmpada que consome muita energia elétrica e baixa vida útil. (CEMIRIM, 2015), (SOLELUX, 2019).
O funcionamento dela ocorre pelo aquecimento de um filamento, normalmente fabricado em tungstênio, por corrente elétrica gerando assim luminosidade, e para que o filamento dure mais, o mesmo é montado dentro de um bulbo com gases inertes, como o argônio e o nitrogênio. A lâmpada incandescente não é mais utilizada devido à sua baixa eficiência luminosa, aproximadamente 20lm/w, e sua baixa vida mediana, que é de aproximadamente de 1000 horas. (AGÊNCIA BRASIL, 2016).
Figura 01 – Modelo tradicional de lâmpada incandescente.
Fonte: (CEMIRIM).
O filamento é fabricado de tungstênio pois ele tem uma grande resistência física e também ao seu alto ponto de fusão, que é de 3410 °C. As lâmpadas menores de
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40W de potência são construídas com um vácuo em seu interior para não combinar com o oxigênio e evaporar, já nas de potência maiores são usados gases tai como o argônio e o nitrogênio por serem gases que quimicamente não se misturam. Os vidros geralmente são claros, conforme a figura 01, mas podem ser foscos e ou coloridos, conforme a necessidade de sua aplicação. Na figura 02 vemos a estrutura interna de uma lâmpada incandescente convencional. (PROCEL, 2002).
Figura 02 – Estrutura interna de uma lâmpada incandescente.
Fonte: (NEWTONCBRAGA, 2019).
A partir de 2012 começou a troca das lâmpadas incandescentes no Brasil, que teve a proibição da venda de lâmpadas com potencias maiores de que 150W. Já em 2014, houve a eliminação das demais lâmpadas, que em 2017 ocorrerá uma fiscalização aos fabricantes e também aos comércios em geral. (AGENCIA BRASIL, 2016).
3.2 LÂMPADA A VAPOR DE MERCÚRIO EM ALTA PRESSÃO
Essa lâmpada, também conhecida como lâmpada de descarga em alta pressão, começou a ser comercializada a partir do ano de 1908, e foram muito utilizadas na iluminação pública devido ao seu baixo custo de investimento, mas por fornecerem muito menos brilho por watts elas precisam ser bem mais potentes, isso
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causa um consumo maior de energia elétrica. Essas lâmpadas também tem uma vida útil menor, de cerca de 10 mil horas. (COPEL,2012).
Na figura 03 temos um modelo de lâmpada de vapor de mercúrio:
Figura 03 – Lâmpada a vapor de mercúrio.
Fonte: (PHILIPS, 2019).
Essas lâmpadas tem sua produção de luz através da excitação de gases provocada por uma corrente elétrica, quando se dá a partida desta lâmpada , à uma ionização de um gás inerte, que em geral é o argônio, provocando um aquecimento no bulbo fazendo evaporar o mercúrio e produzindo uma luz, de tom amarelada, pela migração de elétrons, logo após há uma ionização do mercúrio e as colisões entre os elétrons livres deste com o argônio produz uma luz de tom azulada, com esses dois efeitos geram o resultado obtido desta lâmpada. (COPEL, 2012).
As lâmpadas de vapor de mercúrio são construídas ou com ampola de vidro claro, que são do tipo HP e HP/T, ou também ela é construída com uma camada fluorescente do tipo HPL-N e HQLS e também é encontrada com camada fluorescente
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e com refletor interno nos modelos HPR-N e HQLS-R, cada tipo de lâmpada vai depender da necessidade de onde ela vai ser instalada. (PHILIPS, 2019).
Figura 04 – Imagem ilustrativa de uma lâmpada de vapor de mercúrio
Fonte: Imagem adaptada de (LEDVANCE, 2019).
Na figura 04, é apresentado os componentes estruturais de uma lâmpada de vapor de mercúrio. Este tipo de lâmpada geralmente é usado em iluminação pública ou grandes áreas.
3.3 LÂMPADA A VAPOR DE SÓDIO EM ALTA PRESSÃO
A lâmpada a vapor de sódio, é comercializada desde o ano de 1955, o princípio de funcionamento dela é bem parecido com a de vapor de mercúrio, com a diferença que tem a adição do sódio, para ter condições de saturação quando a lâmpada estiver em funcionamento, e que por isso ela necessita que a partida seja feita com um pico de tensão alta, na ordem de quilo volts, mas com uma duração de microssegundos. Essa lâmpada causa uma impressão muito mais agradável do que as lâmpadas de
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vapor de mercúrio, mas seu preço em comparação com a mesma e bem maior. (COPEL, 2012).
Figura 05 –Detalhe da construção da Lâmpada de vapor de sódio.
Fonte: (NÚCLEO DO CONHECIMENTO, 2018).
Na figura 05 temos a ilustração dos componentes de uma lâmpada de vapor de sódio para melhor entendimento de sua construção.
Figura 06- Imagem real da lâmpada de vapor de sódio.
Fonte: (PHILIPS, 2019).
Na figura 06, temos um modelo de lâmpada de vapor de sódio mais comuns no mercado e muito usado na iluminação pública.
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3.4 LÂMPADA A MULTIVAPORES METÁLICOS
Começou a ser comercializada a partir do ano de 1964, é vista como a evolução da tecnologia a vapor de mercúrio, fisicamente é parecida com a lâmpada a vapor de sódio, o princípio de funcionamento é o mesmo, mas ela tem a adição de iodetos metálicos. Segue imagem de uma lâmpada de multivapores. (COPEL, 2012).
Figura 07- Imagem real de Lâmpada multivapores.
Fonte: (OSRAM, 2009)
As lâmpadas de multivapores tem uma estrutura parecida com as demais lâmpadas de vapores, e na figura 07, é apresentado uma lâmpada comum em iluminação pública.
3.5 LÂMPADA DE DIODO EMISSOR DE LUZ (LED)
Os diodos emissores de luz (LED) foram desenvolvidos no início do século XX pelo inglês Henry Round, onde percebeu a emissão de luz em um material sólido, causada por uma fonte elétrica. No início eram utilizados geralmente em iluminação indicativa, e inicialmente era na cor vermelha, mas que depois das melhorias na tecnologia criando-se LED’s mais potentes e com maior eficácia luminosa tornou
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possível sua utilização em iluminação de ambientes. (SOLELUX,2019), (CEMIRIM, 2015).
As lâmpadas de LED têm uma vida útil de aproximadamente 50000 (cinquenta mil) horas, com isso ela tem uma baixa necessidade de manutenção, e que ao longo dos anos seu custo de investimento vem caindo com o aumento de fabricantes do produto e também a melhoria de sua tecnologia (COPEL, 2012).
Figura 08- Modelo de uma Lâmpada de LED.
Fonte: (PHILIPS, 2019).
Veja na figura 08 uma ilustração de uma lâmpada de LED usado com frequência na iluminação de vias públicas e em locais com grandes áreas.
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4. VANTAGENS E DESVANTAGENS DAS LUMINÁRIAS APRESENTADAS
Com o tempo o mundo precisa valorizar o meio ambiente, pois além de diminuir os recursos naturais, o aquecimento global assombra o mundo a décadas. Ter uma boa eficiência da iluminação pública garante que haja economia de energia elétrica. (PUCRS,2010). Agora será apresentado a eficiência das lâmpadas mais comuns na iluminação pública que foram apresentadas no capítulo anterior, junto com suas vantagens e desvantagens, onde nas considerações finais ficará mais claro para o leitor cada argumento apresentado:
4.1 LÂMPADA INCANDESCENTE
As lâmpadas incandescentes com temperatura de cor de 2700 kelvin, e que tem uma eficiência energética de 8%, ou seja, 92% da energia utilizada e desperdiçado em aquecimento, tanto da lâmpada como do ambiente onde ela esteja instalada, e ainda tem um baixo rendimento de 10 - 20 lm/W. (BRAGA, 2014). Geralmente a vida útil dessa lâmpada é de 1000 (mil) horas e com diminuição do fluxo luminoso muito elevado em sua vida útil, o que deixa essa lâmpada abaixo da média comparada com outras fontes de luminosidade, mas foi muito usada por ter um baixo custo de investimento. Essas lâmpadas não tinham em sua construção materiais tóxicos. (INEE, 2019), (LEDVANCE, 2019).
Com uma iluminação na tonalidade amarelada, as lâmpadas incandescentes assemelham a tonalidade da luz do dia, e podem ser controladas por dimmer, ou seja, esse aparelho permite uma limitação de seu brilho o que garante um controle de luminosidade no ambiente a qual está instalada. Mas uma das desvantagens é ela não ser direcionada, pois ela tem sua luz irradiada em todas as direções. (CEMIRIM). Estas lâmpadas devem ser bem analisadas quanto a sua instalação em ambientes que tenham uma grande quantidade de pessoas, pois por gerar muito calor por causa de sua eficiência muito baixa, elas podem gerar custos maiores para a refrigeração, ou seja, investimento maior na refrigeração do ambiente onde estejam instaladas essas luminárias. (COPEL, 2012).
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4.2 VAPOR DE MERCÚRIO
As lâmpadas de vapor de mercúrio têm uma eficiência luminosa em média de 50 lm/W, com temperatura de cor de 3000 (três mil) a 4000 (quatro mil) kelvin e uma vida útil de 9000 (nove mil) a 15000 (quinze mil) horas, e tem um tempo para sua capacidade total de luminosidade de 5 a 7 minutos após a sua energização, e caso haja sua interrupção ela leva 3 minutos para se restabelecer. Por ter uma baixa eficiência consomem muita energia elétrica inviabilizando a sua instalação. (NÚCLEO DO CONHECIMENTO, 2018), (CEMIG, 2012).
A lâmpada de vapor de mercúrio tem a necessidade de uso de reator para a sua ignição e também uma base especial para sua instalação, o que aumenta o custo de instalação da mesma. (COPEL, 2012).
As lâmpadas de vapor de mercúrio já foi uma boa opção de eficiência, mas em comparação com as incandescentes, pois elas tinham uma vida útil maior, mas por ter em sua composição o mercúrio oferecem uma atenção em seu manuseio e descarte após o término de sua vida útil. As lâmpadas de vapor de mercúrio tinham uma boa resposta visual, mas eram inferiores as incandescentes, essas lâmpadas eram comercializadas nas potências de 50 (cinquenta) a 2000 (dois mil) Watts. (COPEL, 2012).
4.3 VAPOR DE SÓDIO
As lâmpadas de vapor de sódio têm temperatura de cor de 2000 Kelvin, e uma eficiência luminosa de 80 a 150 lm/W, com uma vida mediana de 18000 (dezoito mil) à 32000 (trinta e dois mil) horas. (CEMIG, 2012).
Essas lâmpadas têm grandes vantagens sobre as lâmpadas de vapor de mercúrio, mas mesmo assim existem fabricantes que dizem que a vida útil entre as duas são diferentes, mas que a empresa Philips e algumas concessionárias alegam que elas tenham a mesma vida útil. (COPEL, 2012)
Por ter um comprimento de onda diferente de algumas lâmpadas, as lâmpadas de vapor de sódio atraem menos insetos, e além disso, por ter essa faixa maior, são muito usadas em locais que necessitam luminária para longo alcance, como campo de futebol por exemplo. Estas lâmpadas foram indicadas pelo programa reluz e
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CEMIG, para a substituição das lâmpadas de vapor de mercúrio. (PROCELINFO, 2014).
Estas lâmpadas tem a necessidade de uso de reator para a sua ignição e também uma base especial para sua instalação, o que aumenta o custo de instalação da mesma, mas que ainda sim tem vantagens sobre a luminária de vapor de mercúrio. (COPEL, 2012).
4.4 MULTIVAPORES METÁLICOS
Essas luminárias têm temperatura de cor de 4000 (quatro mil) kelvin, e tem uma eficiência luminosa 80 (oitenta) a 110 (cento e dez) lm/W, com uma vida mediana de 8000 (oito mil) a 12000 (doze mil) horas, essas luminárias tem a necessidade de uso de reatores. (COPEL, 2012).
Estas lâmpadas foram criadas para substituir as lâmpadas de vapor de mercúrio, e tem o princípio de funcionamento da lâmpada de vapor de sódio, porém tem em sua composição os iodetos metálicos, com isso a luz emitida é bem brilhante, o que valoriza o ambiente onde ela seja instalada. (COPEL, 2012).
No mercado existem dois tipos dessas lâmpadas as de altas potências e as de baixas potências, com as seguintes características:
Alta potência: usadas geralmente para iluminar grandes, e tem um grande
nível de iluminância, entre 3000 (três mil) a 6000 (seis mil) Kelvin, elas apresentam uma vida útil variada e tem um índice de reprodução elevada, perto ou igual a 90%. (PROCEL, 2011).
Baixa potência: São semelhantes às de alta potência, mas foram construídas
com uma estrutura menor que as de alta potência, são encontradas nas potências de 20 (vinte) a 70 (setenta) Watts, mas mantendo ótimas reprodução de sua cor, como as de alta potência, e tem uma vida útil longa. (PROCEL, 2011).
Estas lâmpadas tem a necessidade de uso de reator para a sua ignição e também uma base especial para sua instalação, o que aumenta o custo de instalação da mesma ou substituição de uma lâmpada instalada no local. (COPEL, 2012).
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4.5 DIODO EMISSO DE LUZ (LED)
As lâmpadas de LED têm vida útil de aproximadamente de 50000 (cinquenta mil) horas, mas esse tempo não significa que ela vai queimar, mas que sua capacidade luminosa irá diminuir, em média ela reduzirá 70% de sua luminosidade original. (INMETRO). Alguns fabricantes garante uma vida útil de cerca de 100000 (cem mil) horas, sendo isso uma grande vantagem, pois teriam os custos com manutenção reduzidos. (CEMIRIM, 2015).
As Lâmpadas LED produzem mais lúmens por watts, com isso ela economia de 50% a 80% de energia comparados com outros tipos de luminárias, com uma eficiência luminosa em média de 88 lm/W. Com essa economia ela gera menos calor em sua estrutura e também ao ambiente onde ela seja instalada, com isso ela reduz custos e gera menos emissões de carbono. As lâmpadas de LED garantem uma visibilidade maior para os ambientes realçando sua arquitetura e garantindo uma melhor visibilidade, com isso gerando mais segurança. (BNDES, 2017).
As lâmpadas de LED podem ser dimerizadas e também pode alterar sua cor, com isso podem se fazer projetos mais sofisticado e com mais detalhes. Essas lâmpadas não emitem radiação ultravioleta e não tem mercúrio em sua construção, o que garante um descarte mais sustentável, garantindo uma menor degradação do meio ambiente. Este tipo de lâmpada depende do uso de conversores, pois não podem ser ligados diretamente à rede elétrica por não operem com sinais de tensão e corrente da rede. (OSRAM, 2009).
A lâmpada de LED tem uma grande vantagem de não aquecer, com isso o desperdício de energia é menor. Além de iluminar mais com a mesma quantidade de energia, ela vem sendo muito usada nas vias públicas e também em outros ambientes. (FOXLUX, 2018), (CEMIRIM, 2015).
Por não conter filamentos metálicos ou compostos gasosos em sua construção, as lâmpadas de LED têm uma maior resistência a impactos ou queda comparada com outras tecnologias. Muitas das vezes esses tipos de luminária dependem de um profissional habilitado para sua instalação, pois não se adapta as luminárias já existentes, e geralmente tem que ser trocada toda a sua estrutura, que por muitas vezes são bem mais leves que a anterior. (CEMIRIM, 2015).
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4.6 TABELA COMPARATIVO ENTRE LÂMPADAS
Na figura 01 temos uma tabela com dados de cada luminária com as características temperatura de cor, eficiência luminosa e sua vida mediana:
TABELA 01- COMPARATIVO ENTRE TECNOLOGIAS
Fonte: Dados retirados do próprio texto.
Na tabela 01, onde os dados foram retirados do próprio texto, fica mais visível as características mais relevantes de cada lâmpada com algumas de suas vantagens e desvantagens.
TABELA COMPARATIVO ENTRE LÂMPADAS TECNOLOGIA TEMPERATURA DA COR (KELVIN) EFICIÊNCIA LUMINOSA (LM/w) VIDA MEDIANA (HORAS) INCANDESCENTE 2700 10 A 20 1000 VAPOR DE MERCÚRIO 3000-4000 45 A 58 9000-15000 VAPOR DE SÓDIO 2000 80 A 150 18000-32000 VAPOR METÁLICO 3000-6000 65 A 90 8000-12000 LED 2500-6500 88 50000
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5. CONSIDERAÇÕES FINAIS
É sabido que a iluminação pública é um serviço de grande importância para a população, mas se não bem projetada pode causar danos tanto para o ambiente onde ela esteja instalada e também aumentar muito o custo para a população. Com isso foi feito esse estudo de caso para entender um pouco de cada tecnologia e avaliar com base nos dados o melhor custo benefício para garantir economia e menor degradação do meio ambiente.
Foi apresentado neste trabalho 5 tipos de fontes luminosas, onde foram abordados os principais parâmetros de escolha da mesma, mas os principais parâmetros são: a sua eficiência, sua iluminância e se ela afeta de alguma maneira o meio ambiente. As lâmpadas incandescentes foram retiradas do mercado por sua baixa eficiência, as de vapor de mercúrio veio como uma solução para grandes áreas, mas foi logo substituída pelas de vapor de sódio e de vapores metálicos.
A lâmpada de LED é disparada como a melhor solução para todas essas tecnologias, por ter melhor eficiência, descarte sustentável e também com grande vantagem de gerar economia para a população minimizando os custos tanto de energia elétrica e manutenção da mesma. Essa luminária não tem a iluminância tão superior que as de vapores, elas são mais direcionais, mas se bem instala consegue atender bem qualquer tipo de ambiente.
Uma rede com iluminação LED garante uma maior segurança por exigir da mesma uma menor corrente elétrica, com isso diminuindo o aquecimento dos cabos e em futuras novas instalações a diminuição da bitola do cabo a ser instalado.
Este assunto é de grande importância e terá muitos avanços ao longo do tempo, e uma sugestão para futuros trabalhos seria a telegestão das lâmpadas de LED, mostrando as novas tecnologias tais como a dimerização e também o uso de sistemas fotovoltaicos para a sua ligação, gerando mais economia de energia elétrica para a população e garantindo uma menos degradação ao meio ambiente.
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