FLAVIO ROSAS - Análise da viabilidade técnica de um sistema de controle automático de iluminação da UNEMAT, campus de SinopMT

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Análise da viabilidade técnica de um sistema de controle automático de iluminação da

UNEMAT, campus de Sinop/MT

Analysis of technical viability of automatic lighting control system at UNEMAT campus

in Sinop/MT

Flávio Henrique Pereira Rosa1_{, Marlon Leão}2

Resumo: O consumo elevado de energia pelas edificações tornou-se uma preocupação mundial em decorrência da limitação dos recursos fósseis disponíveis. Como consequência, a adoção de ferramentas de automação (BACS), que aumentem a performance dos edifícios, mostra que é possível reduzir o gasto energético sem que seja comprometido o conforto dos usuários. Dessa forma, a presente pesquisa investigou o desempenho de uma ferramenta de automação para o sistema de iluminação de uma sala de aula da Universidade do Estado de Mato Grosso, município de Sinop. A metodologia procurou avaliar o desempenho de duas salas de aula construtivamente idênticas, sendo uma delas equipada com a ferramenta de automação e outra não, denominada padrão. Para a sala automatizada foram analisadas, ainda, duas condições para as esquadrias: passagem direta de luz natural e com sistema de sombreamento. Os resultados revelaram que não foi possível garantir conforto visual aos usuários tanto para a sala padrão quanto na automatizada sem o sombreamento, visto que a insolação direta causava ofuscamento. A associação da automação com o sombreamento mostrou-se eficiente por garantir conforto visual e uma economia de 6% do consumo global de energia.

Palavras-chave: eficiência energética; conforto visual; BACS; automação predial.

Abstract: The high energy consumption of buildings has become a worldwide concern due to limited available fossil resources. Consequently, the adoption of building automation and control systems – BACS, which increase buildings’ performance, shows it is possible to reduce energy spending without compromising users comfort. Thus, the present research investigated an automation tool performance for lighting control system in a classroom in Mato Grosso University, Sinop city. The methodology tried to evaluate performance of two constructively identical classrooms, one of them being equipped with automation tool and another not, called standard. Two conditions for the frames were analyzed for the automated classroom: direct daylight incident and shading device system. The results revealed it was not possible to guarantee visual comfort to users for both standard and automated classrooms without shading because incident daylight caused blindness. The combination of automation and shading proved to be efficient in offering visual comfort and saving 6% of global energy consumption.

Keywords: energy efficiency; visual comfort; BACS; building automation.

1 Introdução

As edificações, que englobam as residências, comércio e o setor público, consomem mais energia que a indústria e o setor de transportes em diversos países desenvolvidos (YANG et al., 2014). Em 2014 os países participantes do Major Economies Forum on Energy

and Climate – MEF utilizaram 40% de toda a sua energia para as edificações (IEA, 2015).

Yang, Nam e Sohn (2016) e Abanda e Byers (2016), citam que, juntos, os sistemas de climatização e iluminação, representam cerca de 50% de toda energia elétrica consumida pelas edificações.

No Brasil, o uso de eletricidade em edifícios residenciais, comerciais, de serviços e públicos, representou aproximadamente 50% de toda a energia elétrica produzida no país no ano de 2015 (PROCEL, 2016). Isso, segundo a EPE (2016), representa 12,6% de toda a energia disponibilizada no mesmo período. Estima-se que até 2020, países emergentes como os do Sudeste Asiático, Oriente Médio, América do Sul e África do Sul ultrapassem o consumo de energia dos países de economias desenvolvidas, como os da América do Norte, Ásia e Oceania (IEA, 2015).

O crescimento acelerado do consumo energético desses países é importante sob a ótica global, devido à dificuldade em suprir a demanda dos consumidores pela limitação dos recursos energéticos, bem como pelo aumento dos impactos ambientais associados (PÉREZ-LOMBARD et al., 2008).

Nesse sentido, existe uma preocupação crescente sobre o uso de energias não renováveis e suas consequências sobre o meio ambiente. A ameaça inflexível do aquecimento global e das mudanças climáticas a ele atribuídas trouxeram para debate a relação entre crescimento econômico, consumo de energia e a emissão de poluentes (YANG et al., 2014). Assim, a redução dos impactos ambientais provocados pelo consumo elevado das edificações é imperativa. A implementação de tecnologias que melhorem o desempenho é fundamental para a manutenção dos recursos ambientais, visto que o potencial de economia de energia nesse setor é significativo (ASTE et al., 2016).

Em virtude dessa necessidade de redução e da tecnologia existente, projeta-se para 2050 uma redução de 29% na energia consumida pelas edificações. Com esse potencial de economia, é possível que reduzam os custos de combustíveis e eletricidade, desacelerem a expansão da matriz energética global, diminuam a emissão dos gases de efeito estufa, além de outros poluentes que causem 1_{Acadêmico de Engenharia Civil, Universidade do Estado de}

Mato Grosso, Sinop/MT, Brasil, flaviohpr@gmail.com 2_{Doutor, Professor, Universidade do Estado de Mato Grosso,} Sinop/MT, Brasil, leao@unemat.br

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prejuízos à saúde humana e ao meio ambiente (IEA, 2015).

Estima-se que o ser humano permaneça mais de 80% da sua vida dentro de edificações. Dessa forma, a preocupação com conforto ambiental é justificável uma vez que está relacionada à produtividade, bem-estar e saúde dos ocupantes (DOUNIS; CARAISCOS, 2009). Portanto, as edificações devem alcançar um patamar de performance como um todo, já que eficiência energética e conforto ambiental não podem ser tratados separadamente (LINHART; SCARTEZZINI, 2011).

Há uma tendência global no aumento do consumo de energia baseado na popularização dos sistemas de

heating, ventilation and air conditioning – HVAC. Isso se deve à necessidade natural dos usuários por ambientes mais confortáveis termicamente (WARGOCKI; WYON, 2013).

Ao se analisar eficiência energética em edificações, o conforto visual apresenta-se tão relevante quanto o conforto térmico. Tal afirmação é justificada pelo fato de que a iluminação artificial representa de 20% a 30% da energia total consumida por uma edificação (KRARTI et al., 2005).

Logo, a implementação de ferramentas que aprimorem a performance dos sistemas de iluminação artificial e HVAC representam uma possibilidade viável para que edifícios se tornem mais eficientes (SAHEB et al., 2015).

A baixa performance energética em diversos edifícios está associada à forma, orientação e, principalmente, à gestão predial deficiente. Estima-se que de 30% a 50% da energia consumida é má empregada, cujos principais fatores são: ausência de controle, manutenção e uso incorreto pelos usuários (SHARMA et al., 2011).

Nesse contexto, observa-se que muitos projetos não consideram o clima, o ambiente urbano onde estão inseridos e o perfil dos usuários da edificação. Como consequência, os edifícios não proporcionam conforto aos usuários, justificando, portanto, o uso de soluções onerosas, sob a perspectiva energética, para amenizar o desconforto (ROSENLUND, 2000).

Estudos conduzidos por Shaikh et al. (2014) mostram que a automação predial tem uma redução potencial, em média, de 30% no consumo final de energia elétrica das edificações, sem prejuízo às condições de conforto.

Building automation and control systems – BACS englobam os hardwares, os softwares e os serviços de engenharia para monitoramento e controle automáticos dos diversos serviços oferecidos pelas edificações, maximizando assim, a eficiência energética dos equipamentos, reduzindo custos com energia, operação e manutenção das instalações (SHAIKH et al., 2014).

Uma das principais estratégias de eficiência de sistemas de iluminação é a utilização da luz natural. Esta, associada com sistemas automáticos de dimerização, podem diminuir não só o consumo de energia, mas também podem reduzir de maneira significativa picos de demanda elétrica (GUO et al., 2010).

Os estudos realizados por Al-Ashwal e Budaiwi (2011) mostraram que a integração de luz natural com iluminação artificial com controle dimerizável, pode reduzir cerca de 35% do consumo em iluminação artificial e 13% do consumo total de energia da edificação.

No contexto das instituições de ensino superior públicas brasileiras, o gasto com energia elétrica é um dos principais custeios. Desse montante, uma parcela significativa poderia ser economizada com a implementação de métodos energeticamente eficientes (ANEEL, 2016).

Apesar da necessidade, a eficiência energética em instituições de ensino deve ser norteada não apenas pela redução do valor absoluto da energia consumida, mas pela garantia de conforto para alunos e professores (CATALINA; IORDACHE, 2012).

Dessa maneira, a pesquisa teve como objetivo o desenvolvimento e implementação de um sistema de automação de baixo custo para controle automático de iluminação de uma sala de aula da Universidade do Estado de Mato Grosso – UNEMAT, campus de Sinop/MT.

Tal estratégia visou a redução do consumo de energia elétrica para iluminação artificial acompanhada da garantia de conforto visual para os usuários, a partir de um investimento mínimo.

2 Metodologia

O projeto se baseou em comparar duas salas de aula existentes, sendo uma automatizada e outra não. Para tanto, precisavam ser construtivamente idênticas, com os mesmos equipamentos de climatização e iluminação artificial, inseridas no mesmo ambiente urbano, sob o mesmo clima e perfis de uso equivalentes.

Foram consideradas duas hipóteses para a sala automatizada: passagem direta de luz pelas janelas e aplicação de dispositivo de sombreamento para que fosse considerado o efeito de iluminação natural difusa. Uma vez que o dispositivo de sombreamento poderia afetar a forma como o ambiente interno da sala automatizada efetua trocas térmicas com o ambiente externo, foram analisados, também, os consumos dos aparelhos condicionadores de ar.

Os dados coletados nos testes de ambas as hipóteses foram comparados com o consumo de uma sala de referência, onde os aparelhos operaram sem quaisquer tipos de controle durante o mesmo período considerado.

Finalmente, a análise dos dados coletados permitiu a determinação do potencial de economia de energia elétrica do sistema de automação desenvolvido assim como as condições de conforto visual dos ambientes monitorados.

A metodologia empregada nesta pesquisa foi fundamentada em três etapas básicas: adequação e calibração, coleta de dados e análise dos resultados. O fluxograma esquemático apresentado na Figura 1 ilustra detalhadamente o curso do experimento realizado.

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Figura 1 – Metodologia da pesquisa. Fonte: Autoria própria, 2018.

2.1 Objeto de estudo

Os estudos foram realizados em duas salas de aula já existentes, com área de 49,31m² cada, e orientação de 33° NE, segundo planta de implantação do local. Os ambientes apresentavam as mesmas características construtivas, dentre elas: vedação, cobertura, esquadrias, pintura, orientação e aparelhos elétricos.

Uma vez que a avaliação do desempenho da ferramenta de automação não dependia da presença dos ocupantes, os únicos ganhos térmicos presentes na pesquisa foram os da troca de calor com o ambiente externo e a energia dissipada pelos equipamentos de iluminação e condicionamento existentes.

2.1.1 Adequação das salas de aula

Preliminarmente, foram retiradas as películas existentes de todos os vidros, removidas as cortinas e feita a substituição dos elementos danificados. Tal medida foi necessária para que ambas estivessem estanques e com a mesma taxa de passagem de luz, permitindo, portanto, que ambas fossem passíveis de comparação.

Para que fossem alcançados os 500lux de iluminância na altura do plano de trabalho, 0,80m do piso, conforme a norma NBR 8995 (ABNT, 2013), foram instaladas dezesseis lâmpadas halógenas de 100W, distribuídas

em duas linhas com oito lâmpadas cada, a uma altura de 2,40m do piso.

Cada sala possuía dois aparelhos condicionadores de ar de 24.000BTUs cada. As unidades evaporadoras estavam posicionadas a uma altura de 2,80m do piso na parede com orientação nordeste, imediatamente acima das esquadrias.

2.1.2 Calibração do sistema

Desconhecidas quaisquer diferenças de rendimento dos aparelhos de refrigeração, foi realizada uma medição para fins de calibração do consumo dos condicionadores de ar, nos horários referentes aos turnos matutino e vespertino da UNEMAT. Todos os aparelhos foram acionados e tiveram suas temperaturas ajustadas em 24°C.

De posse dos consumos foi possível estabelecer uma equivalência entre o desempenhos dos sistemas de cada sala.

Foram coletados dados de consumo de energia elétrica dos aparelhos no período matutino, das 07h às 11h, e no período vespertino, das 13h às 17h, permanecendo desligados das 11h às 13h.

2.2 Sala padrão

A sala usada para a coleta dos dados de referência da pesquisa permaneceu com a iluminação funcionando na máxima potência e os condicionadores ajustados para uma temperatura de 24°C.

2.3 Sala automatizada

O outro ambiente monitorado, equipado com o sistema de automação, permaneceu com seus condicionadores ajustados em 24°C, com a iluminação controlada pelo sistema lógico.

Na primeira hipótese, o controle da iluminação foi realizado mantendo as esquadrias desobstruídas, para se analisar os efeitos da iluminação direta. Na segunda hipótese, foi instalado um sistema de sombreamento, para avaliar os resultados da iluminação difusa. 2.3.1 Controle de iluminância

O sistema de controle utilizou como interface lógica o microcontrolador Arduino Uno, baseado no processador ATmega328P. A placa dispõe de 14 entradas/saídas digitais, 6 entradas/saídas analógicas e um processador com clock de 16MHz.

O modelo de controle adotado foi o de feedback, cujo valor de referência de iluminância era de 500lux. Para isso, utilizou-se um sensor analógico, cujo elemento sensível era um light dependent resistor – LDR, conectado a uma das entradas analógicas da placa Arduino Uno.

O software, a partir da quantidade de luz incidente na superfície do LDR, calcula a iluminância na altura do plano de trabalho. De posse desse valor, o processador aciona uma de suas saídas digitais a fim de que um módulo de potência, composto por um triode for

alternating current – TRIAC, controle a tensão aplicada nas luminárias e, consequentemente, a iluminância da sala.

Foi utilizado um controle de potência em corrente alternada a partir de pulse width modulation – PWM, para o acionamento do módulo de potência. Assim, de acordo com o erro calculado pelo processador, a

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potência das luminárias de tal forma que fosse mantido o valor pré-estabelecido de 500 lux no ambiente automatizado.

2.3.2 Sistema de sombreamento

O brise escolhido foi o modelo que proposto por Piton (2017) que, após simulação no software DesignBuilder mostrou-se a melhor opção para as salas da UNEMAT,

campus Sinop, com a mesma orientação daquelas

estudadas nessa pesquisa.

O sistema era composto por três lâminas de cor branca, dimensões de 0,62m x 3,50m, separadas por uma distância vertical de 0,50m e com inclinação de 45°. A Figura 2 apresenta uma foto da sala automatizada após a instalação dos brises.

Figura 2 – Vista do sistema de sombreamento já instalado na sala automatizada.

Fonte: Autoria própria, 2018.

2.4 Aquisição de dados

Para que fossem avaliadas as variáveis ambientais, e consequentemente, os parâmetros de conforto, foram coletados dados de temperatura, iluminância e consumo de energia elétrica.

2.4.1 Variáveis ambientais

Nos ambientes internos foram aferidas as iluminâncias numa superfície localizada a 0,80m do piso, de acordo com a norma NBR 8995 (ABNT, 2013) com o luxímetro Instrutherm modelo LD-300.

As variáveis climáticas monitoradas, foram registradas por uma estação microclimática, modelo Delta Ohm HD 32.1. Nos ambientes internos foram avaliadas as variáveis temperatura de bulbo seco e temperatura radiante. Os sensores foram posicionados a uma altura de 1,10m do piso, de acordo com os posicionamentos apresentados na norma ISO 7726 (ISO, 1998). Já a temperatura do ar externo foi aferida a partir de um medidor de estresse térmico Instrutherm Modelo TGD-400, posicionado na sombra a altura de 1,10m acima do nível do terreno.

2.4.2 Consumo de energia elétrica

Os consumos de energia elétrica foram registrados de acordo com a natureza das cargas (iluminação e condicionadores de ar) e individualizados (salas padrão e automatizada).

Foram registrados durante os períodos matutino e vespertino, das 07h às 11h e das 13h às 17h, respectivamente. Durante o intervalo das 11h às 13h não foram registrados consumos.

O medidor de energia elétrica utilizado na pesquisa foi o CCA modelo DDS-1Y-18L com capacidade de 50A, tensão nominal de 220V e resolução de duas casas decimais

3 Resultados e discussão

Os resultados apresentados nesta pesquisa

3.1 Validação

Para certificar que os ambientes monitorados nessa pesquisa possuíam as mesmas características, foi realizada uma medição para fins de calibração e validação do modelo proposto, acionando os aparelhos condicionadores de ar para a temperatura de ajuste de 24°C.

A Figura 3 apresenta o comportamento das temperaturas operativas de ambas as salas, temperatura externa e a faixa de temperatura de conforto nos períodos matutino e vespertino do dia 1 de maio de 2018.

No intervalo compreendido entre as 11h e 13h, os aparelhos foram desligados e realizada a abertura das portas, tal qual a rotina da instituição durante o período letivo.

Foi possível constatar na medição de calibração que as temperaturas não diferiram significativamente entre si, cuja diferença aferida entre as temperaturas operativas médias de ambas as salas foi de 0,22%.

Figura 3 – Temperaturas operativas de ambas as salas, temperatura externa e faixa de conforto aferidas na medição

de calibração. Fonte: Autoria própria, 2018.

Assim como na temperatura, ocorreu uma tendência de superposição no gráfico do consumo de energia dos aparelhos de refrigeração, visto que ambas operavam com as mesmas cargas térmicas, conforme o gráfico da Figura 4. 23 25 27 29 31 33 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Temp er at u ra -°C Horas

Temperatura Operativa - Sala Padrão Temperatura Operativa - Sala Automatizada Temperatura Externa

Temperatura de conforto - Limite superior Temperatura de conforto - Limite inferior

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Figura 4 – Consumo de energia dos aparelhos de refrigeração das salas padrão e automatizada.

Ao se analisar o gráfico ilustrado na Figura 5, a energia total consumida para refrigeração de cada sala teve uma diferença de 0,75% entre os totais registrados para o período.

Dessa forma, ao se comparar os consumos apresentados na Figura 5, constatou-se que as salas possuem desempenhos equivalentes, validando a proposição de que os ambientes estudados possuíam as mesmas características construtivas.

Figura 5 – Resumo dos consumos de energia elétrica aferidos durante a calibração para as salas padrão e

automatizada. Fonte: Autoria própria, 2018.

3.2 Análise sem sombreamento

No dia 05 de maio de 2018 foi realizada a primeira coleta de dados do experimento. Nessa etapa, foi avaliado o desempenho do sistema de controle da iluminação mantendo-se as janelas da sala automatizada com passagem completa de luz (sem o sistema de sombreamento).

A Figura 6 mostra o comportamento das temperaturas operativas de cada sala no decorrer do dia. O pico observado no intervalo das 11h às 13h refere-se ao intervalo entre as aulas dos turnos matutino e vespertino.

Figura 6 – Temperaturas operativas e temperatura externa aferidas na condição de desobstrução das janelas da sala

automatizada. Fonte: Autoria própria, 2018.

As iluminâncias apresentadas na Figura 7, revelaram que ambos os ambientes, para a condição de passagem total de luz, apresentaram valores superiores aos 500lux recomendados pela norma NBR 8995.

Figura 7 – Iluminâncias medidas nos ambientes estudados. Fonte: Autoria própria, 2018.

Isso ocorreu porque nas primeiras horas do turno matutino houve entrada de luz direta nos ambientes, o que resultou em iluminâncias acima de 1000lux, conforme pode ser observado na Figura 8.

Tal condição não é desejável visto que podem causar ofuscamento e, portanto, desconforto visual aos usuários. 0 1 2 3 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 En er gi a co n su mi d a -kWh Horas

Sala Padrão Sala Automatizada

12,06 11,97 0,0 2,5 5,0 7,5 10,0 12,5 Co n su mo total -kWh

23 25 27 29 31 33 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Temp er at u ra -°C Horas

0 500 1000 1500 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Il u mi n ân ci a -Lux Horas

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Já no período vespertino, em virtude da altura solar e da redução da incidência luz direta no ambiente, as iluminâncias permaneceram com valores inferiores a 700lux.

Figura 8 – Interior da sala automatizada. Fonte: Autoria própria, 2018.

Com relação à energia necessária para climatização dos ambientes, a Figura 9 resume os gastos no decorrer do dia. Foi possível constatar que o consumo da sala padrão manteve-se acima da sala automatizada na maior parte do período analisado. Tal diferença ocorreu em virtude da carga térmica oriunda das lâmpadas presentes na sala padrão.

Figura 9 – Consumo de energia dos aparelhos de refrigeração.

Ao se analisar a Figura 10, é possível constatar que as lâmpadas da sala padrão funcionaram sob potência máxima durante os dois turnos analisados, apresentando um consumo regular no decorre dos dois turnos.

Por outro lado, as luminárias da sala automatizadas só foram acionadas nos momentos em que a iluminância decorrente da iluminação natural era inferior a 500lux, de acordo com a programação executada pelo processador.

Logo, em virtude da iluminância proveniente oriunda da passagem de luz direta pelas esquadrias houve uma redução expressiva no consumo de energia para iluminação da sala automatizada.

No entanto, tal redução foi acompanhada de iluminância excessiva no plano de trabalho, comprometendo, portanto, o conforto visual que a sala oferecia aos usuários.

Figura 10 – Consumo dos sistemas de iluminação. Fonte: Autoria própria, 2018.

Assim, observou-se uma redução de 66,47% no consumo do sistema de iluminação da sala automatizada, se comparada à sala padrão. Com relação ao sistema de climatização, a sala automatizada revelou uma economia de 5,30% para o período analisado.

Com relação ao consumo global, a economia constatada foi de 26,05%, conforme os valores apresentados na Figura 11.

Todavia, a redução do consumo não foi acompanhada da garantia de conforto aos usuários. Embora a temperatura operativa da sala automatizada permaneceu dentro do intervalo de conforto, a iluminância no ambiente controlado ofereceu ofuscamento nas primeiras horas da manhã. O causador desse desconforto foi a passagem excessiva de luz direta pelas janelas.

Figura 11 – Consumo total discriminado por tipo de carga. Fonte: Autoria própria, 2018.

0 1 2 3 4 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Co n su mo d e r ef ri ger aç ão -kWh Horas

0 1 2 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Co n su mo d e i lu mi n aç ão -kWh Horas

10,17 3,41 19,81 18,76 29,98 22,17 0 5 10 15 20 25 30 35 Padrão Automatizada Co n su mo to ta l d e e n er gi a -kWh Iluminação Refrigeração

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3.3 Análise com sombreamento

Em 6 de maio de 2018 foi realizada a coleta de dados do modelo estudado, com a inserção de um sistema de sombreamento na sala automatizada.

A Figura 12 mostra a evolução das temperaturas operativas de cada sala durante o dia. Pode-se observar que a sala automatizada apresenta temperatura inferior à da sala padrão no início do período matutino, em virtude do bloqueio da radiação direta pelos brises.

Figura 12 – Temperaturas operativas, externa e faixa de conforto aferidas na condição de sombreamento das janelas

da sala automatizada. Fonte: Autoria própria, 2018.

A Figura 13 mostra o interior da sala automatizada sem a incidência de luz direta nas primeiras horas da manhã. Tal configuração proporcionou uma iluminação mais uniforme visto que minimizou as zonas passíveis de ofuscamento.

Figura 13 – Interior da sala automatizada após a instalação dos brises.

Esta uniformização das iluminâncias é constatada no gráfico apresentado na Figura 14. A colocação dos brises impediu o ofuscamento na sala automatizada. Além disso, o sistema de controle manteve a iluminância de acordo com o valor de ajuste, 500lux, durante os dois turnos, ao passo que a sala padrão apresentou valores de iluminância superiores a 1800lux.

Figura 14 – Iluminâncias medidas nos ambientes estudados. Fonte: Autoria própria, 2018.

À medida que se reduziu a entrada de luz direta, houve um decréscimo de carga térmica devido ao sombreamento promovido pelos brises. A sala automatizada apresentou consumo de energia para climatização inferior ao da sala padrão.

A Figura 15 apresenta o comportamento dos consumos no decorrer do dia. O período mais significativo de economia ocorre durante a manhã, momento em que há maior incidência de insolação na fachada nordeste dos ambientes estudados. Já no período vespertino não houve economia significativa no consumo de energia para iluminação artificial.

Figura 15 – Consumo de energia elétrica referente à climatização.

Fonte: Autoria própria, 2018. 23 25 27 29 31 33 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Temp er at u ra -°C Horas

0 500 1000 1500 2000 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Il u mi n ân ci a -Lux Horas

0 1 2 3 4 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Co n su mo d e r ef ri ger aç ão -kWh Horas

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Ainda que parte da iluminação natural foi reduzida com o sistema de sombreamento, a sala automatizada apresentou um consumo inferior ao da sala padrão. O gráfico da Figura 16 evidencia que a maior economia ocorreu durante o período matutino, não possuindo diferença significativa no período vespertino visto que tanto no período matutino quanto no período vespertino, não havia incidência de luz solar direta em ambas as salas.

Figura 16 – Comparativo do consumo de energia elétrica dos sistemas de iluminação.

Assim, a partir dos dados coletados constatou-se uma redução de 6,44% do sistema de iluminação da sala automatizada e de 5,76% para o sistema de climatização.

Analisando o efeito da automação sobre o consumo global de energia, a sala automatizada apresentou uma redução de 6,00% na energia consumida, conforme os dados apresentados na Figura 17.

Nessa configuração da sala automatizada, a inserção do sistema de sombreamento eliminou o ofuscamento e manteve nível de iluminância em 500lux. Assim, a economia aferida foi acompanhada da garantia de conforto térmico e visual.

Figura 17 – Consumo total de energia das salas, de acordo com o tipo de carga.

4 Conclusão

A utilização de BACS nas edificações de países desenvolvidos é uma realidade consolidada. Diferentemente, países subdesenvolvidos ou em desenvolvimento só aderiram a ferramentas de controle nas últimas décadas devido, principalmente, à popularização e redução do custo das tecnologias de automação.

Nesse sentido, várias pesquisas são conduzidas a partir de simulações, onde a eficiência energética de uma edificação é avaliada. No entanto, no Brasil, o método oferece limitações devido, principalmente, ao número reduzido de arquivos climáticos disponíveis para as cidades.

Outra possibilidade é a avaliação de um sistema real, cujas incertezas são minimizadas. Nesse sentido, esta pesquisa avaliou o potencial de redução do consumo de energia mediante a utilização de um sistema de controle automático de iluminação em uma sala de aula da UNEMAT, campus de Sinop.

Nesse sentido, a hipótese onde era admitida a passagem de luz natural direta para o interior da sala não se mostrou energeticamente eficiente. Ainda que acompanhada de uma redução expressiva do consumo total de energia, cerca de 26,05%, e mantido o conforto térmico, a passagem direta de radiação solar pelas esquadrias proporcionou condições de desconforto visual para os usuários.

Após a instalação do sistema de sombreamento, foram eliminadas as zonas de ofuscamento do ambiente, reduzidos os ganhos térmicos e o sistema de controle manteve a iluminância em 500lux durante o período diurno. A economia verificada foi de 6,00% e foi assegurado o conforto visual para os ocupantes. Sugere-se para trabalhos futuros que sejam feitas medições continuadas das mesmas salas, objeto de estudo desta pesquisa, para que seja avaliada a economia mensal e anual do sistema.

Agradecimentos A Deus pela vida.

Aos meus pais, pelo amor e apoio incondicional. À minha esposa Flávia, parceira inseparável nessa jornada.

Ao meu orientador, Prof. Dr. Marlon Leão, por compartilhar seu tempo e conhecimento.

Aos mestres, por contribuírem diretamente na minha formação.

Aos amigos Alan, Cristiane, Júlio, Larissa e Luciana por tornarem essa jornada mais simples e alegre.

À UNEMAT, pelo acolhimento e apoio durante toda a pesquisa.

Àqueles que de alguma forma me auxiliaram na graduação, o meu muito obrigado.

Referências

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10,87 10,17 21,71 _20,46 32,58 30,63 0 5 10 15 20 25 30 35 Padrão Automatizada Co n su mo to ta l d e e n er gi a -kWh Iluminação Refrigeração

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