UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ – UFPA CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE TUCURUÍ – CAMTUC
FACULDADE DE ENGENHARIA ELÉTRICA – FEE
GILENO AMÉRICO PINTO
PROPOSTA DE EFICIENTIZAÇÃO ENERGÉTICA DO LABORATÓRIO DE ENGENHARIA ELÉTRICA UFPA/CAMTUC PARA OBTENÇÃO DA CERTIFICAÇÃO SEGUNDO O PROCEL.
TUCURUÍ - PA 2014
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ – UFPA CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE TUCURUÍ – CAMTUC
FACULDADE DE ENGENHARIA ELÉTRICA – FEE
GILENO AMÉRICO PINTO
PROPOSTA DE EFICIENTIZAÇÃO ENERGÉTICA DO LABORATÓRIO DE ENGENHARIA ELÉTRICA UFPA/CAMTUC PARA OBTENÇÃO DA CERTIFICAÇÃO SEGUNDO O PROCEL.
Trabalho de conclusão de curso apresentado ao Colegiado do Curso de Engenharia Elétrica da Universidade Federal do Pará – UFPA, como requisito parcial para obtenção do grau de Engenheiro Eletricista.
Orientadora: Profª. Drª. Luciana Gonzalez
Tucuruí - PA 2014.
Dedicatória
Em memória de, Brígida Carvalho Américo (avó), a qual me ensinou a lutar pelos meus objetivos e respeito pelo próximo e a memória de Ronaldo Santos Corumbá (tio), pela relação de respeito e amizade.
A minha avó, Senhorinha da Cruz, por confiar na minha capacidade e por ser uma das principais responsáveis por esta conquista.
Ao meu filho, Marcos Gileno, que me fortaleceu para superar as dificuldades.
Aos meus pais, Jaci da Cruz e Maria Zolima, pelo apoio absoluto.
Aos meus irmãos, Sérgio, Márcia e Jacson Jorge, pela convivência harmoniosa e respeito.
Ao meu sobrinho, Paulo Sérgio pela amizade e momentos inesquecíveis de diversão.
E aos meus primos: Brenda, Jhonata, Ana Caroline, Leonardo, Carolyne, Paulo Silas Júnior, Talison e Uilliam, pelos momentos de alegria e obediência.
Agradecimentos
Agradeço a Deus por ter conduzido minha vida por todos esses anos e permitir que esta conquista se tornasse realidade.
Ao meu tio e sua família, Pastor Américo, pela recepção em sua casa e apoio. Aos meus primos; Pedro Portilho e Natalina, José Raimundo, Nonato, Joaquim e sua família, Neves e seus familiares, pela convivência, união e ajuda.
Aos meus familiares; Maria Vitória, Ivonildo, Sebastião, Paulino, Januário, Maria Domingas, José Carlos, Manoel Maria, Raimundo de Jesus, Maria Lídia, Maria Benedita, Júnior, Vitor, Genilson, Gleidson, Geisa, Suzane, Tatiane, Luciane, Cilene, Tarciane, Lidiane, Adriane, Andréia, Adrielly, Osvaldo, Ana Célia e aos demais, pelo incentivo e confiança que me foi creditada todos esses anos.
A minha namorada, Erlane, pela grande dedicação e companhia.
Aos meus amigos da faculdade, Alfredo Júnior, Gean Kleber, Paulo Robson, Diego Oliveira, Ricardo e Agnaldo, pelos anos de estudo e conhecimentos compartilhados.
A minha orientadora, Professora. Drª Luciana Gonzalez, pela disponibilidade e ensinamentos.
E aos meus amigos, Elias Ernesto, Manoel Rodrigues, Enivaldo, Clécio, Anderson Ferreira, Anderson Teles, José Maria Filho, Gilmar, Shirlane e Charles, pela amizade sincera e afetuosa.
Enfim, agradeço a todos que contribuíram de maneira direta ou indiretamente, seja por incentivos ou por críticas construtivas para a realização deste trabalho.
A ciência sem a religião é paralitica E a religião sem a ciência é cega
SUMÁRIO
Lista de figuras...ix
Lista de tabelas...xi
Resumo...xii
Introdução...1
Capítulo 1 – DEFINIÇÕES E CONCEITOS PARA EDIFICAÇÕES E LUMINOTÉCNICA 4
1.1 – Introdução...4
1.2 – Definições Físicas da Edificação...4
1.2.1 – Envoltória...4
1.2.2 – Ambiente...5
1.2.3 – Abertura...6
1.2.4 – Fachada...6
1.2.5 – Orientação das Fachadas...6
1.2.6 – Área de Projeção da Cobertura...7
1.3 – Definições dos Fundamentos da Luminotécnica...8
1.3.1 – Luz...8 1.3.2 – Fluxo Luminoso...9 1.3.3 – Eficiência Luminosa...9 1.3.4 – Intensidade Luminosa...10 1.3.5 – Iluminância...10 1.3.6 – Luminância...11 1.3.7 – Refletância...11 1.4 – Comentários...12
Capítulo 2 – SISTEMA DE ILUMINAÇÃO 13
2.1 – Introdução...13
2.1.1 – Pré-Requisitos Específicos...15
2.1.2 – Divisão de Circuitos...15
2.1.3 – Contribuição da Luz Natural...17
2.1.4.1 – Detectores de Movimento por
Infravermelho...19
2.2 – Procedimentos para Determinação da Eficiência...21
2.3 – Levantamentos das Cargas Instaladas no Laboratório de Engenharia Elétrica...24
2.4 – Comentários...29
Capítulo 3 – CARACTERIZAÇÃO DO EDIFÍCIO AVALIADO 30
3.1 – Introdução...30
3.2 – Laboratórios de Circuitos Elétricos e Eletrônica...30
3.3 – Salas dos Professores...31
3.4 – Salas de Aulas...32
3.5 – Laboratórios de Controle e Automação...32
3.6 – Banheiros Masculino e Feminino...33
3.7 – Laboratório de Sistema de Energia...34
3.8 – Laboratório de Química...37
3.9 – Laboratório de Física...39
3.10 – Laboratório de Eletromagnetismo...40
3.11 – Subestação Tipo Abrigada...41
3.12 – Determinação da Eficiência de Iluminação dos Ambientes do LEE...42
3.13 – Comentários...47
Capítulo 4 – CONSIDERAÇÕES GERAIS E PROPOSTAS DE MELHORIAS PARA O EDIFÍCIO DO LABORATÓRIO DE ENGENHARIA ELÉTRICA 48
4.1 – Considerações Gerais Sobre o Edifício...48
4.2 – Propostas de Melhorias Para o Edifício Avaliado...49
LISTA DE FIGURAS
Introdução
Figura 1 – Níveis de eficiência...2
Capítulo 1 Figura 1.1 – Partes do edifício que compõem a envoltória...5
Figura 1.2 – Ambientes com divisórias de vidro...5
Figura 1.3 – Sobreposição da edificação sobre a rosa dos ventos para a orientação das fachadas. Ver projeção da reta perpendicular à fachada leste idenfiticando sua orientação...7
Figura 1.4 – Área de projeção da cobertura...8
Figura 1.5 – Espectro eletromagnético...8
Figura 1.6 – Fluxo luminoso...9
Figura 1.7 – Eficiência energética...9
Figura 1.8 – Intensidade luminosa...10
Figura 1.9 – Iluminância...10
Figura 1.10 – Luminância...11
Figura 1.11 – Refletância Solar...11
Capítulo 2 Figura 2.1 – Divisão de Circuitos por Zonas de Controle de Iluminação em Ambientes com Mais de 250 m²...16
Figura 2.2 – Exemplo De Circuitos Com Controle de Acionamento Perto Das Janelas...17
Figura 2.3 – Esquema de Ligação do Sensor de Presença, com Interruptores em Paralelos...18
Figura 2.4 – Esquemático do Sensor De Presença...19
Figura 2.5 - Sensores de Presença Para Teto ...20
Capítulo 3 Figura 3.1 – Laboratório de Circuitos Elétricos e Eletrônica...31
Figura 3.2 – Salas dos Professores...31
Figura 3.3 – Salas de aulas...32
Figura 3.5 – Banheiro (a) Masculino e (b) Feminino...33
Figura 3.6 – Bancada de Servoacionamento...34
Figura 3.7 – Bancadas Inversor de Frequência...35
Figura 3.8 – Bancada de Eletrotécnica...35
Figura 3.9 – Bancada de comando e automação...36
Figura 3.10 – Máquina síncrona, Assíncrona e Motor de indução...36
Figura 3.11 – Sistema de Iluminação do Laboratório de Sistema de Energia...36
Figura 3.12 – (a) Laboratório Química e (b) Corredor...37
Figura 3.13 – Reator Eletrônico de Alto Fator de Potência...38
Figura 3.14 – Laboratório de Física...40
Figura 3.15 – Laboratório de Eletromagnetismo...41
LISTA DE TABELAS
Capítulo 2
Tabela 2.1 – Iluminância por Classe de Tarefas Visuais...13
Tabela 2.2 – Fatores Determinantes da Iluminância Adequada...14
Tabela 2.3 – Relação entre Pré-requisitos e Níveis de Eficiência...15
Tabela 2.4 – Relação entre Áreas de Ambientes e Áreas de Controle Independente...16
Tabela 2.5 – Sensores de Presença para Teto Com Ângulo de 360º...21
Tabela 2.6 – Limite Máximo Aceitável de Densidade de Potência de Iluminação (DPIL), para o Nível de Eficiência Pretendido - Método das Atividades do Edificio...22
Tabela 2.7 – Equivalente numérico para cada nível de eficiência (Eq. Num)...24
Tabela 2.8 – Equivalente Numérico Utilizado Para Pré-requisitos Não Atendidos...24
Tabela 2.9 – Levantamento da Carga de Iluminação no Laboratório de Engenharia Elétrica...25
Tabela 2.10 – Potência e Rendimento De Lâmpadas Fluorescentes Compactas...27
Tabela 2.11 – Potência e Rendimento de Lâmpada Fluorescente Tubular...28
Tabela 2.12 – Lâmpadas Fluorescentes Tubulares com Reatores Eletrônicos...28
Tabela 2.13 – Vantagens de Utilizar as LFC...29
Capítulo 3 Tabela 3.1 – Reator Eletrônico De Partida Instantânea...39
Tabela 3.2 – Lista de ambientes e Carga Instalada Por Atividade...42
Tabela 3.3 – Lista de Ambientes e Potência Instalada Por Área...43
Tabela 3.4 – Limite Máximo Aceitável de Densidade de Potência de Iluminação...44
RESUMO
Este trabalho tem como finalidade propor uma eficientização energética do Laboratório de Energia Elétrica da Universidade Federal do Pará- UFPA, Campus Tucuruí, tendo como base os Requisitos Técnicos da Qualidade do Nível de Eficiência Energética de Edifícios Comerciais, de Serviços e Públicos (RTQ-C).
O RTQC dispõe de três requisitos de estudo para a certificação da etiqueta que são: Envoltória, Sistema de Iluminação e Sistema de Condicionamento de Ar. O estudo desses três requisitos resultará na classificação geral do edifício.
Pode-se, porém obter a classificação de apenas um dos requisitos de estudo e assim realizar análise para obter uma classificação parcial da edificação. Esse trabalho tem como foco analisar e propor melhorias no sistema de iluminação do Laboratório de Engenharia Elétrica – LEE, UFPA/ CAMTUC, no qual se buscou identificar se o mesmo atende ás normas da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), com o intuito de obter a Etiqueta Nacional de Conservação de Energia (ENCE), emitida pelo Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial (INMETRO).
No caso do edifício em estudo (LEE), não atender às normas da ABNT, o procedimento será identificar os pontos vulneráveis ás normas e tentar adequá-los em relação às mesmas e em seguida fazer a avaliação através dos parâmetros competentes que nos fornecerá um resultado final e em seguida verificaremos em qual tipo de etiqueta o edifício em estudo corresponderá.
Pinto, Gileno Américo. PROPOSTA DE EFICIENTIZAÇÃO ENERGÉTICA DO LABORATÓRIO DE ENGENHARIA ELÉTRICA UFPA/CAMTUC PARA OBTENÇÃO DA CERTIFICAÇÃO SEGUNDO O PROCEL. Trabalho de conclusão de curso. Curso de Engenharia Elétrica. Universidade Federal do Pará. Tucuruí-PA, 2014.
ABSTRACT
This paper aims to propose an energy efficiency of the Laboratory of Energy, Federal University of Pará-UFPA Campus Tucuruí, based on the technical requirements of the Quality Level of Energy Efficiency of Commercial Buildings, and Public Service (RTQ-C).
The RTQC has three study requirements for certification label that is envelopment, Lighting System and Air Conditioning System The study of these three requirements will result in the overall classification of the building.
You can however get the ranking of only one study requirements analysis and thus make for a partial classification of the building. This work focuses on analyzing and proposing improvements to the lighting system Electrical Engineering Laboratory - LEE, UFPa / CAMTUC, in which we sought to identify whether it meets the standards of the Brazilian Association of Technical Standards (ABNT), in order to get the National Energy Conservation Label (ENCE), issued by the National Institute of Metrology, Standardization and Industrial Quality (INMETRO).
In the case of building study (LEE), does not meet standards of ABNT, the procedure will identify vulnerable points the rules and try to fit them in relation to them and then take the assessment through the relevant parameters that give us a result end and then it appears on the label what type of building under study correspond.
INTRODUÇÃO
Visando garantir o consumo eficiente de energia elétrica, o governo brasileiro criou no ano de 1985 o Plano Nacional de Conservação de Energia Elétrica – PROCEL [1]. Uma de suas primeiras atuações foi à distribuição de manuais destinados à conservação de energia elétrica em vários setores sociais.
Algumas iniciativas de estimulo ao desenvolvimento tecnológico e á adequação da legislação e de normas técnicas também ocorreram nessa época.
Há mais de 25 anos o Brasil dispõe de programas de Eficiência Energética com reconhecimento internacional com destaque para: O Programa Nacional de Racionalização do Uso dos Derivados de Petróleo e do Gás Natural (CONPET), Programa Brasileiro de Etiquetagem (PBE) e o Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica (PROCEL) [1]. O qual teve a sua instituição do selo (PROCEL) em 1993, este selo de economia de energia indica ao consumidor, no ato da compra, os equipamentos que apresentam os melhores níveis de eficiência energética dentro de cada categoria [2]. O principal objetivo deste selo é estimular a fabricação e a comercialização de produtos mais eficientes, buscando assim contribuir para o crescente avanço tecnológico juntamente com a preservação do meio ambiente.
Assim como para produtos, edificações também podem ser avaliadas e etiquetadas, ou seja, pode receber um selo representando quanto a mesma é mais ou menos eficiente. Para realizar tal análise, é utilizado o manual de aplicações dos Requisitos Técnicos da Qualidade (RQT-C) tem como objetivo criar uma metodologia para a classificação do nível de eficiência energética de edifícios comerciais, de serviços e públicos.
A avaliação é feita a partir de três requisitos que são: Envoltória, Sistema de Iluminação e o Sistema de Condicionamento de Ar.
Esse trabalho tem como objetivo analisar os parâmetros que compõe o Sistema de Iluminação como:
a) Divisão de Circuitos.
b) Contribuição da Luz Natural.
O cumprimento destes três parâmetros nos permitirá classificar o edifício com a Etiqueta Nacional de Conservação de Energia (ENCE) parcial sendo a edificação escolhida para estudo o Laboratório de Engenharia Elétrica de Tucuruí (LEE), que para esse caso terá o Nível A de eficiência.
A faixa de etiquetagem do (PBE) apresenta - se em cinco níveis de classificação, com variações de mais eficiente para menos eficiente (A, B, C, D, E) como ilustrado na figura abaixo.
Figura 1 – Níveis de Eficiência [3]
Vale apena resaltar que a obtenção de uma etiqueta não é definitiva, podendo assim ser constantemente melhorada à medida que as invenções tecnológicas vão surgindo no decorrer dos anos.
O RQT-C é aplicado a edifícios com área total útil de no mínimo 500 m² ou com tensão de alimentação superior ou igual a 2,3 KV.
O edifício a ser analisado neste trabalho, possui uma área útil total de 1.209,03 m², atendendo, portanto as dimensões solicitadas pelo RTQ-C [3].
Este trabalho está dividido em quatro capítulos da seguinte forma.
No capítulo 1 é descrito as nomenclaturas que serão utilizadas no decorrer do texto e estão divididas em duas partes. Na primeira parte (subitem 1.2) são apresentadas as definições físicas do edifício como: Ambiente, Envoltória, Abertura, Fachadas, Orientações das fachadas e Área de Projeção da Cobertura.
E na segunda parte (subitem 1.3) temos as definições dos Fundamentos da Luminotécnica como: Luz, Fluxo Luminoso, Eficiência Luminosa, Intensidade Luminosa, Iluminância, Luminância e Refletância.
O capítulo 2 é destinado ao Sistema de Iluminação, o qual é composto de três importantes pré-requisitos como: Divisão de Circuitos, Contribuição da Luz Natural e Desligamento Automático do Sistema de Iluminação, os quais são responsáveis pela avaliação do edifício (LEE) quanto a sua eficiência energética.
No capítulo 3 são descritas as estruturas físicas e a aplicação dos três pré-requisitos mencionados anteriormente no Laboratório de Engenharia Elétrica de Tucuruí.
E no capítulo 4 são apresentadas a conclusão deste trabalho e as propostas de melhorias para o aperfeiçoamento da eficiência energética do (LEE).
CAPÍTULO 1
DEFINIÇÕES E CONCEITOS PARA EDIFICAÇÕES E LUMINOTÉCNICA
1.1 – INTRODUÇÃO
Neste primeiro capítulo são apresentadas as nomenclaturas que serão utilizadas no decorrer do texto, e estão divididas em duas partes, na primeira parte são definidas as nomenclaturas referentes a uma edificação citada no manual do Regulamento Técnico da Qualidade (RTQ-C) do Nível de Eficiência Energética de Edifícios Comerciais, de Serviços e Público. E na segunda parte são abordadas as nomenclaturas sobre os fundamentos da luminotécnica ás quais serão abordadas a seguir.
1.2 – EDIFICAÇÃO – CONCEITOS E DEFINIÇÕES
As definições a seguir foram obtidas a partir do manual de Aplicação dos Requisitos Técnicos da Qualidade – RTQ-C [3] e do Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial – INMETRO [4].
1.2.1 – ENVOLTÓRIA
A envoltória pode ser entendida como a pele do edifício, isto é como o conjunto de elementos do edifício que estão em contato com o meio exterior e que compõe os fechamentos do ambiente interno em relação ao ambiente externo.
Meio externo, para a definição de envoltória, exclui – se a parcela construída do subsolo do edifício, referindo – se exclusivamente as partes construídas acima do solo, portanto a área de envoltória são todos os planos externos sem contato com o solo incluindo todos os fechamentos inclusive os vidros.
Esta definição independe de material ou função do edifício. Qualquer tipo de elemento acima do solo, que pertença ao edifício e que permaneça em contato prolongado com o meio exterior, ou com outra edificação pertence à envoltória. Na
Figura 1.1 a seguir é possível ver que, com exceção do piso, as demais partes que compõem a envoltória do edifício.
Figura 1.1 – Partes do edifício que compõem a envoltória [3].
1.2.2 – Ambiente
Um ambiente é um espaço interno do edifício delimitado por divisórias ou paredes, teto, piso e dispositivos operáveis como portas, janelas, Divisórias até o forro ou (teto), delimitam ambientes mesmo que contenham vidro [3],(ver figura 1.2).
1.2.3 – Abertura
O RQT-C classifica abertura como sendo toda e qualquer parte da fachada cujo material é transparente ou translúcido como janelas, painéis plásticos, claraboias, portas de vidro e paredes de blocos de vidro, permitindo a passagem de luz ou radiação solar direta ou indireta para o interior da edificação.
Suas arestas podem estar em contato com materiais opacos ou também transparentes ou translúcidos.
Quaisquer vão que estejam descobertos ou sem nenhum tipo de fechamento (como em pórticos), não é considerado abertura.
Um vão total ou parcialmente fechado com material opaco, sem a presença de material transparente ou translucido, também não é considerado abertura.
1.2.4 – Fachada
As fachadas são compostas por elementos como paredes, aberturas, vão sem fechamentos, proteções solares ou quaisquer outros elementos conectados fisicamente a elas.
Deve – se diferenciar fachadas de paredes externas. Paredes externas são usadas no calculo de transmitância térmica e absortância (assim como as coberturas). Já as fachadas se referem no Percentual de Áreas de Aberturas nas Fachadas (PAF) e são partes da envoltória.
1.2.5 – Orientações das Fachadas
A orientação da fachada influência na eficiência da envoltória. Por este motivo é necessário definir a orientação de cada fachada. Esta determinação é feita através da implantação de um edifício dentro de um quadrante definido da seguinte forma:
I. De 0 a 45,0º e de 315,1º a 360,0º a orientação geográfica é Norte. II. De 45,10º a 135,0º a orientação geográfica é Leste.
III. De 135,10º a 225,0º a orientação geográfica é Sul. IV. De 225,0º a 315,0º a orientação geográfica é Oeste.
Esta disposição é vista melhor na figura 1.3, é conhecida como a rosa dos ventos, a partir da projeção da reta perpendicular à fachada leste, pode-se identificar sua orientação. Convém ressaltar que o regulamento indica expressamente o uso do norte geográfico e não o norte magnético.
Figura 1.3 – Sobreposição da edificação sobre a rosa dos ventos para a orientação das fachadas.
1.2.6 – Área de Projeção da Cobertura
Consiste na projeção horizontal da cobertura, incluindo terraços cobertos ou descobertos e excluindo beirais, marquises e coberturas sobre varandas [3] ver (figura).
Figura 1.4 – área de projeção da cobertura [3]
1.3 – Definições dos Fundamentos da Luminotécnica
As definições a seguir foram extraídas das referências [5] e [6], as quais serão de grande relevância para este trabalho.
1.3.1 – Luz
É uma fonte de radiação que emite ondas eletromagnéticas em diferentes comprimentos; apenas algumas ondas de comprimento de onda definido são visíveis ao olho humano [6]. Na Figura 1.5 é possível ver a faixa do espectro magnético correspondente à luz visível. A Faixa entre 380 nm e 700 nm corresponde às frequências visíveis ao ser humano.
1.3.2 – Fluxo Luminoso
Segundo o exposto na referência [6], fluxo luminoso é a potência de radiação emitida por uma fonte luminosa em todas as direções do espaço e avaliada pelo olho humano, sua unidade é o lúmen (lm).
Figura 1.6 – Fluxo Luminoso [8]
1.3.3 – Eficiência Luminosa
É a relação entre o fluxo luminoso (lúmen) emitido por uma fonte luminosa e a potência em watts consumida por esta fonte luminosa, sua unidade é dada em lm/w [6].
1.3.4 – Intensidade Luminosa
É definida como a potência de radiação visível que uma determinada fonte de luz emite numa direção especifica, sua unidade é denominada de candela (cd) [6].
Figura 1.8 – Intensidade Luminosa [10]
1.3.5 – Iluminância
É o limite da razão do fluxo luminoso recebido pela superfície em torno de um ponto considerado para a área da superfície quando esta tende a zero. Conhecida também como nível de iluminamento, sua unidade é o lux (lx) [6]
Figura 1.9 – Iluminância [11]
1.3.6 – Luminância
É a relação, em uma determinada direção de uma fonte de área emissiva igual a (1) m², com intensidade luminosa, na mesma direção de (1) candela. Ou seja, é a sensação de claridade que emana de uma superfície ao ser atingida por um raio de luz, sua unidade é o candela cd/m² [5].
Figura 1.10 – Luminância [12]
1.3.7 – Refletância
De acordo com a referência [6], é a relação entre o fluxo luminoso refletido por uma dada superfície e o fluxo luminoso incidente sobre a mesma. (Ver figura 1.11).
1.4 – Comentários
Neste primeiro capítulo apresentamos algumas definições gerais sobre os principais aspectos da edificação segundo o RQT-C e algumas definições importantes sobre os fundamentos da Luminotécnica. Essas definições já mencionadas são de grande importância que sejam bem compreendidas, pois serão constantemente referidas nos capítulos seguintes para o bom desenvolvimento deste trabalho.
CAPÍTULO 2
SISTEMA DE ILUMINAÇÃO
2.1 – Introdução
Neste capítulo são abordadas as utilizações da iluminação artificial que é essencial para o funcionamento dos edifícios comerciais, o que permite o trabalho em locais distantes da fachada do edifício em horários em que a luz natural não atinge os níveis de iluminação mínimos adequados. Assim é vital garantir níveis corretos de iluminação dentro dos ambientes internos dos edifícios para permitir o desempenho das atividades por seus usuários com conforto e salubridade. Por esse motivo, a norma NBR 5413 define os níveis mínimos de iluminância para diferentes tipos de atividades, ver tabela abaixo.
Tabela 2.1 – Iluminância por Classe de Tarefas Visuais [14]. Classe Iluminância (lux) Tipo de Atividade
A
Iluminação geral para áreas usadas interruptamente ou com
tarefas visuais simples.
20 – 30 – 50 Áreas públicas com arredores escuros.
50 – 75 – 100 Orientação simples para permanência
curta.
100 – 150 – 200 Recinto não usado para trabalho
contínuo; depósitos.
200 – 300 – 500 Tarefas com requisitos visuais limitados, trabalho bruto de maquinaria, auditórios.
B
Iluminação geral para área de trabalho.
500 – 750 – 1000 Tarefas com requisitos visuais normais,
trabalho médio de maquinaria, escritórios.
1000 – 1500 - 2000
Tarefas com requisitos especiais, gravação manual, inspeção, indústrias de
roupas. C
Iluminação adicional para tarefas visuais
difíceis.
2000 – 3000 – 5000 Tarefas visuais exatas e prolongadas,
eletrônica de tamanho pequeno.
5000 – 7500 – 10000 Tarefas visuais muito exatas, montagem
de microeletrônica.
Segundo a referência [14], o uso adequado de iluminância específica é determinado por três fatores que constituem a tabela 2.2 a seguir.
Tabela 2.2 – Fatores Determinantes da Iluminância Adequada [14]. Característica da tarefa
e do observador
Peso
-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%
O sistema de iluminação artificial consome energia e gera carga térmica, o mesmo apresenta-se em dois tipos de consumo de energia: O consumo direto, ao utilizar eletricidade para gerar luz, e o consumo indireto, decorrente do calor gerado nesse processo.
Esse calor deve ser retirado do ambiente, o que eleva o consumo do sistema de condicionamento de ar, aumentando desta forma o consumo geral de energia do edifício.
Assim, um edifício com um sistema eficiente de iluminação fornece os níveis adequados de iluminância para cada atividade consumindo o mínimo de energia e consequentemente gerando a menor carga térmica possível.
Ressalta-se que nenhuma regulamentação por si garante um edifício de qualidade, que os maiores níveis de eficiência podem ser alcançados através de estratégias de projetos, por iniciativas e cooperação dos diversos atores ligados a construção dos edifícios (arquitetos, engenheiros civis, eletricistas, mecânicos e empreendedores).
Com mesma importância destaca-se a participação dos usuários que é decisiva no uso de edificações eficientes através de seus hábitos, que podem reduzir de forma significativa o consumo de energia, aumentando a eficiência das edificações e reduzindo os desperdícios.
A eficiência da iluminação é determinada calculando – se a densidade de potência instalada pela iluminação interna, de acordo com as diferentes atividades exercidas pelos usuários de cada ambiente [3].
Quanto menor a potência utilizada, menor será a energia consumida e mais eficiente é o sistema, desde que as condições adequadas de iluminação sejam garantidas.
2.1.1 – Pré-Requisitos Específicos
Para obter a classificação do sistema de iluminação, respeitando os limites de potência instalada, descritos no item 2.2 deve-se respeitar também os critérios de controle do sistema de iluminação, de acordo com o nível de eficiência pretendido.
Segundo o RQT-C quanto mais elevado o nível de eficiência, maior será o número de pré-requisitos a serem atendidos.
A tabela 2.3 fornece quais os pré-requisitos devem ser atendido para cada nível de eficiência do RQT-C.
Tabela 2.3 – Relação entre Pré-requisitos e Níveis de Eficiência [3]. Pré-Requisito Nível A Nível B Nível C
Divisão de Circuitos Sim Sim Sim
Contribuição da Luz Natural Sim Sim -
Desligamento Automático
do Sistema de Iluminação Sim - -
2.1.2 – Divisão de Circuitos
O RQT-C define que a divisão de circuitos de cada ambiente deve possuir no mínimo um dispositivo de controle manual que permita o acionamento independente da iluminação interna, o mesmo deve ser localizado de forma que permita a visão
clara de todo ambiente. Assim os usuários possuem total liberdade para controlar o seu uso, ajustando a iluminação de acordo com suas necessidades específicas.
Considerando – se os ambientes com áreas inferiores a 250 m², é apropriado um único controle para todo o ambiente. Já para o caso de áreas acima de 250 m², o RTQ-C estabelece a divisão do sistema de iluminação em parcelas menores de no máximo 250 m², cada uma com um controle independente, com a finalidade de setorizar o sistema de acionamento quando houver poucos usuários no local, evitando assim o desperdício de energia elétrica. Um exemplo de divisão de circuitos pode ser visto na Figura 2.1.
Figura 2.1 - Divisão de Circuitos por Zonas de Controle de iluminação em ambientes com mais de 250 m² [3].
Caso o ambiente possua área maior que 1000 m², (por exemplo, um galpão), o sistema de iluminação deve ser divido em parcelas com áreas máximas de 1000 m², abaixo a tabela 2.4 resume está regra.
Tabela 2.4 - Relação entre áreas de ambientes e áreas de controle independente [3].
Área total do piso do ambiente
Área máxima do piso da parcela iluminada por sistema com um controle
independente
≤ 1000 m² 250 m²
2.1.3 – Contribuição da Luz Natural
Os ambientes com aberturas voltadas para o ambiente externo ou para átrio não coberto ou de cobertura translúcida com mais de uma fileira de luminárias paralelas devem possuir um controle instalado, manual ou automático para o acionamento independente da fileira de luminárias mais próximas das aberturas, de forma a propiciar o aproveitamento da luz natural disponível.
A figura 2.2 abaixo ilustra esta aplicação, onde as luminárias não precisam estar alinhadas entre si, mas sim que o circuito esteja alinhado às janelas. Desta forma o posicionamento das luminárias é também um item importante a ser considerado no projeto luminotécnico. Unidades de edifícios de meio de hospedagem são exceções a este pré-requisito [3,4].
Figura 2.2 – Exemplo de circuitos com controle de acionamentoperto das janelas.
2.1.4 – Desligamento Automático do Sistema de Iluminação
O sensor de presença é um equipamento eletrônico capaz de identificar a presença de pessoas, carros e objetos dentro do seu raio de ação.
Os sensores são equipamentos indispensáveis nas residências, condomínios e indústrias que usam a tecnologia inteligente para economizar energia. O sensor de presença são também símbolos de status e avanço nas edificações [15].
De acordo com as referências [3, 4], o sistema de iluminação interna dos ambientes com área superior há 250 m², deverá ter um dispositivo de controle automático para o desligamento da iluminação.
Este dispositivo de controle automático deve funcionar de acordo com uma das seguintes opções:
Um sistema automático com desligamento da iluminação em horário pré-determinado pelo usuário. E deverá existir uma programação independente para um limite de área de 250 m².
Um sensor de presença que desligue o sistema de iluminação 30 minutos depois da saída de todos os ocupantes, como ilustrado no esquemático abaixo. ____ Fase
____ Neutro
____ Retorno do sensor
____Retorno do interruptor paralelo
Figura 2.3 – Esquema de ligação do sensor de presença, com interruptores em paralelos [16].
A descrição do circuito acima é feita da seguinte maneira. O circuito é composto de 4 (quatro) lâmpadas que são acionadas por 2 (dois) interruptores ligados em paralelos e 1 (um) sensor de presença que também acionará as demais lâmpadas independente do uso dos interruptores paralelos. Quando as lâmpadas forem acessas na presença de alguém através do sensor de presença, os interruptores paralelos não terão autonomia de desligarem as referidas lâmpadas, eles terão que esperar passar o tempo de retardo do sensor que irá desliga-las, para em seguida serem ligadas e desligadas através dos interruptores paralelos.
Figura 2.4 – Esquemático do Sensor de Presença [16].
Devido às necessidades dos laboratórios onde não há horário fixo de atividades como: (aulas, experimentos, sala de professores, etc..), como ocorreria em uma indústria o mais conveniente é que seja utilizado o sensor de presença para o controle de acionamento e desligamento do sistema de iluminação interna dos ambientes que compõem o edifício pertencente ao laboratório de engenharia elétrica.
2.1.4.1 – Detectores de Movimento por Infravermelho
Todo sensor pode ser classificado como ativo ou passivo. Os sensores infravermelhos passivos utilizam – se apenas de um receptor de radiação infravermelha e operam na faixa ótica da radiação térmica e respondem ao calor irradiado entre o elemento sensor e o objeto em movimento [17].
Estes são ativados quando há alterações na intensidade de radiação, pois a mesma está ligada a temperatura, o que o sensor detecta é a variação de temperatura no seu raio de ação.
O princípio da detecção de movimento por calor é baseado na teoria da emissão de radiação eletromagnética de qualquer objeto cuja temperatura seja superior ao zero absoluto [17]. Todos os objetos emitem radiação térmica e a intensidade desta radiação é governada pela lei de Stefan-Boltzmann.
Para a detecção de movimento é necessário que a temperatura da superfície do corpo ou objeto a ser detectado, seja diferente da temperatura dos objetos ao redor, de forma que um contraste térmico possa existir. Por isso são usualmente denominados de detectores PIR (passive infra-red).
Geralmente necessita-se de uma variação da ordem de 3ºC para que o sensor atue [18]. Na Figura 2.5 estão representados três modelos de sensores de presença.
Figura 2.5 – Sensores de Presença para Teto
A tensão de saída de um sensor infravermelho é dada pela seguinte equação.
onde Tb é a temperatura absoluta do corpo e Ts é a temperatura absoluta da face do
sensor e G é uma constante.
Existem três tipos de elementos sensores que podem ser utilizados por este tipo de detector: termistores, termopilhas e piroelétricos. Entretanto, devido a sua simplicidade, baixo custo e alta resposta, os piroelétricos são os mais utilizados, o que justifica a nossa escolha pelo sensor de movimento PIR.
Todo material piroelétrico é também piezoelétrico e gera uma carga elétrica em resposta a um fluxo de energia térmica pelo seu corpo uma vez que o calor absorvido causará a expansão do elemento sensor. A pressão térmica induzida leva a geração de carga piezoelétrica nos seus eletrodos, resultando assim em uma tensão elétrica.
Para este trabalho foram selecionados quatro modelos de sensores, na tabela a seguir têm-se algumas características de operação como; distância de atuação, ângulo de atuação e preço dos sensores.
Tabela 2.5 – Sensores de Presença para Teto. Modelo Distância de atuação (m) Ângulo de Atuação Preço R$ Sites MPL 08 80142 10 metros (frontal) 120º Horizontal 26,89 http://www.multicraft.com.brsensores. php\Sensores de Presença -
Multicraft Electronics do Brasil.htm
360 Bivolt Exatron 7 metros 360º Horizontal 32,99 http://produto.mercadolivre.com.br/MLB -525694733-sensor-de-presenca-teto-para-iluminaco-360-timer-exatron_JM Sensor (IVP) Visory ECP 15 metros 120º Horizontal 18,90 http://www.showseg.com.br/sensor_pas sivo_ivp_visory_ecp-p548 MLB 360
ECP Bivolt 5 metros
360º
Horizontal 24,89
http://produto.mercadolivre.com.br/MLB
-528948418-sensor-de-presencailuminaco-360-bivolt-ecp_JM
2.2 – Procedimentos para Determinação da Eficiência
O RTQ-C estabelece o limite da potência de iluminação para os espaços internos dos edifícios, onde os níveis de eficiência de potência variam de A (mais eficientes) a E (menos eficientes) [3].
Para avaliar o sistema de iluminação referente a este trabalho, será utilizado o Método das Atividades do Edifício, já que no edifício em estudo são desenvolvidas mais de três atividades principais ver (tabela 2.9). Assim como descrito nas referências [3, 4] este método avalia separadamente os ambientes do edifício e para realizarmos esta avaliação devem-se seguir as etapas abaixo:
I. Identificar adequadamente as atividades encontradas no edifício, de acordo com a (tabela 2.6) [3].
II. Consultar a densidade de potência de iluminação limite (DPIL – W/m²) para cada nível de eficiência para cada uma das atividades na (tabela 2.6) [3].
III. Obs: Para atividades não listadas deve-se escolher uma atividade equivalente [3].
IV. Multiplicar a área iluminada de cada atividade da DPIL, para encontrar a potência limite de cada atividade. A potência limite para o edifício será a soma das potências limites das atividades [3].
V. Calcular a potência instalada no edifício e compará-la com a potência limite do edifício, identificando o EqNum (equivalente numérico) do sistema de iluminação [3].
VI. Após determinarmos o nível de eficiência alcançado pelo edifício deveremos verificar o atendimento dos pré-requisitos em todos os ambientes.
VII. Se existirem ambientes que não atendam aos pré-requisitos, EqNum deverá ser corrigido através da ponderação entre os níveis de eficiência e da potência instalada dos ambientes que não atenderam aos pré-requisitos e a potência instalada para o nível de eficiência encontrado para o sistema de iluminação. Na tabela abaixo estão descritos os níveis máximos da densidade de potência de iluminação (DPIL), para o nível de eficiência pretendido, através do método
das atividades do edifício [3].
Tabela 2.6 Limite máximo aceitável de Densidade de potência de Iluminação (DPIL), para o nível de eficiência pretendido - Método das atividades do edificio [3].
Ambientes/Atividades DPIL NÍVEL A (W/m²) DPIL NÍVEL B (W/m²) DPIL NÍVEL C (W/m²) DPIL NÍVEL D (W/m²) Armazém, atacado material pequeno/leve material médio volume.
10,20 5,00 12,24 6,00 14,28 7,00 16,32 8,00 Átrio por metro de altura
Até 12,20 m de altura acima de 12,20 m altura 0,30 0,20 0,36 0,24 0,42 0,28 0,42 0,32
Auditórios e Antiteatros Auditórios Centro de Convenções Teatros Cinema 8,50 8,80 5,00 26,20 10,20 10,56 6,00 31,44 11,90 12,32 7,00 34,68 13,60 14,08 8,00 41,92 Banco/escritórios Áreas de atividades Bancárias 14,90 17,88 20,86 23,84 Banheiros 5,00 6,00 7,00 8,00 Biblioteca Área de arquivamento Área de leitura Área de estantes 7,80 10,00 18,40 9,36 12,00 22,08 10,26 14,00 25,76 12,48 16,00 29,44 Casa de máquinas 6,00 7,20 8,40 9,60 Centro de convenções
Espaço para exposições 15,60 18,72 21,84 24,96
Circulação 7,10 8,52 9,94 11,36
Comércio
Área de vendas
Pátio de área comercial Provador 18,10 11,80 10,20 21,72 14,16 12,24 25,34 16,52 14,28 28,96 18,88 16,32 Cozinhas 10,70 5,00 4,10 12,84 6,00 4,92 14,94 7,00 5,74 17,12 8,00 6,56 Depósitos Dormitórios/Alojamentos Laboratórios
Para sala de aula Médico/ind. Pesq. 10,20 19,50 12,24 23,40 14,28 27,30 16,32 31,20
Para a avaliação dos sistemas individuais, utilizamos equivalentes numéricos, um número de pontos correspondentes à determinada eficiência, atribuídos de acordo com tabela a seguir [3].
Tabela 2.7 – Equivalente Numérico Para Cada Nível de Eficiência (EqNum) [3]. A 5 B 4 C 3 D 2 E 1
Os sistemas de iluminação e condicionamento de ar têm seus níveis de eficiência ponderados, por existirem sistemas diferentes de eficiência ou por não atender aos pré-requisitos, para estes casos deve-se utilizar a tabela a seguir [3].
Tabela 2.8 – Equivalente numérico utilizado para pré-requisitos não atendidos [3].
2.3 – Levantamento da carga de Iluminação Instalada no Laboratório de Engenharia Elétrica.
Na tabela 2.9 a seguir estão listadas todas as atividades desenvolvidas em cada ambiente do edifício pertencente ao laboratório de engenharia elétrica de Tucuruí, com seus respectivos números de lâmpadas e potenciais.
Tabela 2.9 Levantamento da Carga Iluminação do Laboratório de Engenharia Elétrica [3]. Atividades Nº de Lâmpadas (LFC) Nº de Lâmpadas fluorescentes (W) Potência de iluminação (W) Nº de Circuitos independentes Potência Total (W) Sala – 01 Coordenação geral 4 2 4x40w 2x20w 3 200 Sala – 02 Auxiliar administ. 4 - 4x40w 1 160 Sala – 03 Lab. circuitos elétricos e eletrônicas. 6 4 6x45w 4x32w 3 398 Sala – 04 Copa 2 2 2x40w 2x40w 3 160 Sala – 05 Professores 8 - 8x40w 2 320 Sala – 06 Estudos 8 - 8x40w 2 320 Sala – 07 Estudos 8 - 8x40w 2 320 Sala – 08 Laboratório controle e automação 8 - 8x40w 2 320 Sala – 09 Banheiro Feminino 3 - 3x40w 1 120 Sala – 10 Banheiro Masculino 3 - 3x40w 1 120
Atividades Nº de Lâmpadas (LFC) Nº de Lâmpadas fluorescentes (W) Potência de iluminação (W) Nº de Circuitos independentes Potência Total (W) Corredor entre os Banheiros 1 - 1x40w 1 40 Sala – 11 Laboratório de Sistema de Energia 7 - 7x40w 3 280 Sala – 12 Lemag 2 - 2x40w 1 80 Sala – 14 Lab. de Física - 34 8x32w 26x40w 2 1.296 Sala – 15 Pesquisa 2 - 2x40w 1 80 Sala – 16 Lab. De Química - 28 2x32w 26x40w 2 1.104 Sala – 17 2 - 2x40w 1 80 Corredor Principal 25 - 25x25 w 1 625 Corredor secundário Próximo sub 1 - 25 w 1 25 Subestação - 2 2x160 w 1 320 Banheiro auxiliar administrativo - 2 2x20 w 1 40 Total 94 93 6.408 34 6.408
Percebe-se na tabela 2.9 que os laboratórios de Química e Física, possuem em seus sistemas de iluminação interna Lâmpadas Fluorescentes Tubulares (8 e T-12) conectadas em seus circuitos, pode-se afirmar que esse tipo de lâmpada não é a mais apropriada devido ao seu Rendimento Luminoso ou sua Eficiência Luminosa serem inferiores às Lâmpadas Fluorescentes Compactas, como descrito nas (tabelas 2.10 e 2.11) a seguir, principalmente quando as atividades desenvolvidas nos laboratórios de física e química necessitam realizar medições com maiores precisões.
T-8: Diâmetro da lâmpada fluorescente tubular igual a 26 mm. T-12: Diâmetro da lâmpada fluorescente tubular igual a 38 mm.
Tabela 2.10 – Lâmpada Fluorescente Compacta [19] Potência elétrica (watt - W) Potência luminosa (lúmen - lm) Rendimento luminoso com reator (lm/W) Consumo mensal, usando 1 hora diária
(kWh). 9 400 44,44 0,27 11 600 54,54 0,33 15 900 60,00 0,45 20 1200 60,00 0,60 23 1500 65,22 0,69
O reator age como um limitador de corrente, pois nada mais é que uma impedância.
Assim, o reator representa uma pequena perda de energia (carga), medida em watts. Como exemplo cita-se, a perda de um reator para uma lâmpada fluorescente de 40 W, T-12 [5]:
- Para reator de baixo fator de potência: 8,5 watts [5]. - Para reator com alto fator de potência: 11 watts [5].
Onde T indica que a lâmpada é do tipo tubular e 12 é o número que expressa o diâmetro da lâmpada em oitavos de polegadas, sendo assim a lâmpada T-12 tem 12/8 = 1,5 polegadas, que é igual a 38 mm de diâmetro.
Tabela 2.11– Lâmpadas Fluorescentes Tubular com Reatores Convencionais [20]. Potência elétrica (watt - W) Potência luminosa (lúmen - lm) Rendimento luminoso com reator (lm/W) Consumo mensal, usando 1 hora diária (kWh). 20* 650 a 1.380 21,66 a 46,00 0,90 32* 2.500 a 2.900 53,20 a 61,70 1,41 40* 1.700 a 3.150 28,81 a 53,39 1,77 2x65** 2.800 a 4.500 34,56 a 55,55 4,86 2x110** 8.300 65,10 7,65
*Conjunto de uma lâmpada e um reator convencional simples **Conjunto de uma lâmpada com reator convencional duplo [20]
Tabela 2.12 – Lâmpadas Fluorescentes Tubulares com Reatores Eletrônicos [21]. Potencia Elétrica (Watt – W) Potencia luminosa (lúmen – lm) Rendimento luminoso com reator (lm/W) Consumo mensal, usando 1 hora diária (kWh). 16* 1.020 a 1.250 47,44 a 54,14 0,645 32* 2.500 a 2.900 64,10 a 74,36 1,17
*conjunto de uma lâmpada e um reator eletrônico [21].
Observação: As lâmpadas fluorescentes T-12 foram substituídas pelas T-10.
Tomando como base os dados das tabelas 2.10 e 2.11, podem-se substituir as lâmpadas LFT dos laboratórios de Física e Química cujas lâmpadas têm potências de 32 W e 40 W, e com rendimentos de 53,20 a 61,70 lm/W e 28,81 a 53,39 lm/W e consumo mensal de 1,41 e 1,77 kWh respectivamente listadas na (tabela 2.11).
No laboratório de Física existem 34 lâmpadas, sendo 8 lâmpadas com potência de 32W e 26 lâmpadas com potência de 40W, totalizando 1.184 W incluindo a potência dos reatores eletrônicos que será abordado com maiores detalhes no capítulo seguinte, estas poderiam ser substituídas por lâmpadas LFC de 23W com rendimento luminoso de 65,22 lm/W e consumo mensal de R$ = 0,69 kWh, com uma economia de R$ = 0,72 comparada com a lâmpada de 32 W e R$ = 1,08 em relação a lâmpada de 40 W essa economia corresponde a uma hora de consumo diário para cada lâmpada no período de trinta dias, abaixo estão listadas as demais vantagens econômicas e de rendimento luminoso das lâmpadas LFC em relação as LFT.
Tabela 2.13 – Vantagens de Utilizar as LFC. Potência Elétrica (watt - W) Rendimento Luminoso com Reator (lm/W) Consumo mensal, usando 1 hora diária (kWh). Economia Comparada com LFT (32* e 40*) kWh LFC 9 44,44 0,27 1,14 e 1,50 LFC 11 54,54 0,33 1,08 e 1,44 LFC 15 60,00 0,45 0,96 e 1,32 LFC 20 60,00 0,60 0,81 e 1,17 LFC 23 65,22 0,69 0,72 e 1,08 LFT 32* 53,20 a 61,70 1,41 - LFT 40* 28,81 a 53,39 1,77 -
Na tabela 2.13 estão listadas todas as possíveis comparações das lâmpadas LFC com as LFT e podemos visualizar as vantagens econômicas que podemos obter na utilização destas lâmpadas para os laboratórios de Física e Química e um maior rendimento luminoso o que proporcionaria aos usuários um ambiente mais adequado para a realização de suas tarefas.
2.4 – Comentários
O procedimento para determinação da carga do sistema de iluminação no prédio do laboratório de engenharia elétrica neste segundo capítulo seguiu diversos requisitos específicos mencionados nas referências [3] e [7], desde os Níveis Mínimos de Iluminância para Diferentes Tipos de Atividades, descreve-se também por meio da (tabela 2.2) os Fatores Determinantes da Iluminância Adequada, até chegar-se à (tabela 2.3) que contém as Relações entre Pré-Requisitos e Níveis de Eficiência, sendo que: Divisões de Circuitos, Contribuição da Luz Natural e Desligamento Automático do Sistema de Iluminação são os mais importantes pré-requisitos e juntamente com os níveis (A, B e C) serão os responsáveis em qualificar o edifício pertencente ao laboratório de engenharia elétrica quanto a sua eficiência energética.
Capítulo 3
CARACTERIZAÇÃO DO EDIFÍCIO AVALIADO
3.1 – Introdução
A etiqueta é concedida em dois momentos: na fase de projeto e após a construção do edifício. Um projeto pode ser avaliado pelo método prescritivo ou pelo método da simulação, enquanto o edifício construído deve ser avaliado através de inspeção in loco.
Dessa forma neste capítulo são abordadas as condições físicas em que o edifício do laboratório de engenharia elétrica de Tucuruí se encontrava no período (09/2013 a 11/2013) em que foram realizados os levantamentos do sistema de iluminação, o qual é o principal requisito para se conseguir a classificação parcial do nível de eficiência do edifício em estudo.
Neste levantamento foram observados á maneira como os circuitos de iluminação estão distribuídos em cada ambiente que compõem o edifício
A seguir vamos poder compreender melhor cada ambiente que compõem o edifício através das imagens dos seus referidos espaços físicos.
3.2 – Laboratórios de Circuitos Elétricos e Eletrônica
Segundo o RTQ-C, este determina que as luminárias próximas das janelas devam possuir um dispositivo de desligamento independente do restante do sistema. Mas o que observou – se nos laboratórios de circuitos elétricos e eletrônicas cuja área é de 73,80 m², foi à ausência do dispositivo de desligamento independente para as lâmpadas próxima das janelas, este dispositivo visa tornar mais flexíveis o controle do sistema de iluminação na ausência de usuários.
Percebe-se que há contribuição da luz natural neste ambiente. Está condição junto com a divisão de circuitos e os dispositivos de desligamento automático do sistema de iluminação, são os principais pré-requisitos citados na tabela 2.3 para se alcançar o nível A de eficiência energética parcial da edificação.
Figura 3.1 – Laboratório de Circuitos Elétricos e Eletrônica
3.3 – Salas dos Professores
A referência [3] afirma que para ambientes com área inferior a 250 m² é permitido ter um controle para todo o sistema de iluminação interna do ambiente, a sala dos professores tem uma área de 57,6 m² e possui dois circuitos de controle para o sistema de iluminação (ver figura 3.2) o que permite aos usuários autonomia para controlar a iluminação interna do ambiente de acordo com suas necessidades.
Percebe-se também que nesse ambiente não existe um dispositivo para o desligamento independente das lâmpadas fluorescentes compactas localizadas próximas das janelas, que junto com a contribuição da luz natural é um dos três pré-requisitos avaliados para a classificação dos níveis de eficiência energética.
3.4 – Salas de Aulas
As salas de aulas 06 e 07 tem uma área total de 57,60 m², sendo também muito inferior ao limite estipulado pela referência [3], que afirma que para áreas menores que 250 m² é adequado ter apenas um controle manual para todo o sistema de iluminação interna do ambiente.
As lâmpadas desses ambientes estão dispostas em dois sistemas de acionamento manual, com carga total instalada de 320 W para cada uma das salas de aulas.
(a) (b)
Figuras 3.3 – (a) Porta da Sala de Aula 07 e (b) Interior da Sala de Aula 06.
3.5 – Laboratórios de Controle e Automação
O laboratório de controle e automação (ver figura 3.4) conta com uma área de 57,6 m² e dispõem de dois circuitos para controlar o sistema de iluminação interna do ambiente, mas pode-se visualizar na figura 3.4 que as duas últimas lâmpadas próximas das janelas, não apresentam um dispositivo de desligamento independente do resto do sistema como citado em [3].
O não cumprimento deste pré-requisito impede que o edifício alcance à etiqueta A (maior eficiência).
(a) (b)
Figura 3.4 – Laboratório de Controle e Automação, (a) protótipo do Maglev e (b) Interior do Lab. de Controle e Automação.
3.6 – Banheiros Masculino e Feminino
Em relação às imagens dos banheiros masculinos (figura 3.5a) e feminino (figura 3.5b), ambos com uma área de 23,60 m², os sistemas de iluminação os não estão em conformidade com a referência [3], a qual afirma que as luminárias próximas de janelas devem possuir um dispositivo para o desligamento independente das demais, com este procedimento busca-se minimizar os desperdícios de energia elétrica, já que não há necessidade das lâmpadas estarem ligadas durante o dia, quando a luz natural estiver presente.
(a) (b) Figura 3.5 – Banheiro (a) masculino e (b) feminino
3.7
–
Laboratório de Sistema de EnergiaNo laboratório de Sistema de Energia, com área de 63,20 m², encontram-se diversos equipamentos utilizados nas aulas práticas tais como:
a. Bancada de servoacionamento. b. Bancada de inversor de frequência. c. Bancada de eletrotécnica.
d. Bancada de comando e automação.
e. Máquinas síncronas, assíncronas e motor de indução.
Neste ambiente percebe-se a existência de dois circuitos independentes para o sistema de iluminação (ver figura 3.11), o que proporciona aos usuários flexibilidade para o controle do sistema de iluminação do mesmo, percebeu-se também a contribuição da luz natural para este ambiente, assim a referencia [3] afirma que: quando há luz natural suficiente para prover a iluminância adequada na área de trabalho; recomenda-se que as luminárias próximas às janelas devem possuir um dispositivo de desligamento independente do resto do sistema.
Figura 3.7 – Bancada Inversor de Frequência
Figura 3.9 – Bancada de Automação e Controle
Figura 3.10 – Máquina síncrona, Assíncrona e Motor de indução.
3.8 – Laboratório de Química
O laboratório de química dispõe de uma área de 64,83 m² e durante o período do levantamento do sistema de iluminação, constatou-se que o mesmo teria um total de 28 Lâmpadas Fluorescentes Tubulares LFT, (ver figuras 3.12a e b), distribuídas em três dispositivos de controle manual para o acionamento interno do ambiente possibilitando aos usuários controle do seu uso, ajustando a iluminação as suas necessidades específicas [3].
(a) (b) Figura 3.12 – (a) Laboratório Química e (b) Corredor
Sendo que duas lâmpadas tem potência de 32 W cada e as 26 lâmpadas restantes com potência de 40 W cada uma, o que fornece um somatório da potência instalada de 1.104 W para este ambiente (sem considerar a potência do reator).
Quanto à eficiência deste tipo de lâmpada pode-se afirmar através dos valores das (tabelas 2.10 e 2.11), que as LFT são menos eficientes em relação às LFC, sabe-se que a eficiência energética das lâmpadas decai com o passar do tempo, o que justifica a escolha por LFC para este ambiente, além de possuir vida útil maior, ocupar menos espaços nas instalações e de fácil manutenção.
Segundo [5] nos cálculos de instalações elétricas com muitas lâmpadas fluorescentes, devem-se levar em consideração as perdas ocasionadas pelos reatores que variam de 8,5 a 11 watts para reatores com baixo e alto fator de potência respectivamente. Sendo assim deve-se redefinir o somatório da nova potência final, cujos reatores instalados nos circuitos do laboratório de química têm alto fator de potência (FP > 0,92), como ilustrada na figura 3.13 a seguir.
Para o reator eletrônico do tipo partida instantânea há perda máxima no conjunto lâmpada mais reator, de acordo com os dados fornecidos pelo fabricante e exposto na figura 3.13 e na tabela 3.1 a seguir.
Figura 3.13 – Reator Eletrônico de Alto Fator de Potência
E para as vinte e oito LFT distribuídas em nove luminárias no laboratório de química, há um total de quatorze reatores eletrônicos de partida instantânea. Uma média de duas lâmpadas para cada reator, sendo assim, considera-se que as instalações elétricas são alimentadas por uma tensão de 127 V, e um consumo em Watts de:
PT(W) = 936 W + 62 W = 998 W (3.1)
Assim necessita-se substituir as vinte e oito Lâmpadas Fluorescentes Tubulares LFT por nove LFC de 40 W cada uma, que ainda tem-se um resultado melhor na iluminação em comparação com atual instalação elétrica, e com redução de 638 W nas perdas ocasionadas por Efeito Joule, Histerese e Foucault, como resultado há uma diminuição no consumo de energia elétrica e consequentemente uma maior economia na conta de luz no final do mês.
Tabela 3.1 – Reator Eletrônico de Partida Instantânea EZ-A-PLUS [22].
3.9 – Laboratório de Física
Para o laboratório de física que também dispõem de uma área de 64,83 m² e três dispositivos de controle manual para o acionamento dos sistemas de iluminação, com 34 LFT, (ver figura 3.14), sendo 8 com potência 32 W e 26 com potência de 40 W cada uma, com uma potência total instalada de 1.296 W para este ambiente.
O laboratório de física também deverá utilizar nas suas instalações elétricas LFC, pelas mesmas vantagens definidas no item 3.8 (Laboratório de Química).
Percebe-se também a ausência de um dispositivo de desligamento independente para as lâmpadas próximas das aberturas em todos os ambientes, como mencionado na referência [3].
No laboratório de física também há presença da luz natural através de suas janelas localizadas no final do referido ambiente, o que pode ser visualizado na figura 3.14 a seguir.
Figura 3.14 – Laboratório de Física
Deve-se considerar a potência dos reatores eletrônicos nos cálculos de instalações elétricas com muitas lâmpadas fluorescentes tubulares como mencionado em [5].
Tomando os valores da (tabela 3.1) teremos:
(3.2) (3.3)
Acima se tem a potência total instalada pelo conjunto lâmpadas + reatores eletrônicos para o laboratório de Física.
3.10 – Laboratório de Eletromagnetismo
O laboratório de eletromagnetismo ocupa uma área de 18,67 m² (ver figura 3.15), área inferior a 250 m² estipulado pela referência [3], o laboratório possui dois computadores que são equipados com os softwares (COMSOL e MATLAB) para realizar cálculos complexos e simulações de problemas de eletromagnetismo em estudos. Neste ambiente verifica-se a existência de um controle para todo o sistema
de iluminação interna do ambiente, o que está de acordo com o mencionado na referencia [3].
Mas percebe-se a ausência de um dispositivo para o desligamento automático do sistema de iluminação e a ausência da contribuição da luz natural para o laboratório de eletromagnetismo avançado.
Figura 3.15 – Laboratório de Eletromagnetismo
3.11 – Subestação
A subestação localizada no prédio do laboratório de engenharia elétrica dispõe de uma área de 17,70 m², sendo classificada como do tipo abrigada, onde estão dispostos os equipamentos de potência como: os transformadores de potenciais TP (ver figura 3.16 a) e disjuntor tipo C-15C (ver figura 3.16 b), que juntamente com outros equipamentos de potência são responsáveis pelo fornecimento de energia elétrica para todos os ambientes pertencentes ao LEE.
No período que se realizava o levantamento da potência instalada do sistema de iluminação no LEE, a subestação continha em seus circuitos duas lâmpadas mistas com potência de 160 W cada uma.
A mesma também apresentava aberturas que pouco contribuía para que a projeção da luz natural se fizesse presente em seu interior. Sendo assim, pode-se afirmar que este ambiente não atende a todos os pré-requisitos mencionados na tabela 2.3 do capítulo 2, logo este não terá nível A de eficiência.
(a) (b)
Figura 3.16 – Subestação (a) Transformadores de Potenciais e (b) Disjuntores tipo C-15C
3.12 – Determinações da Eficiência de Iluminação dos Ambientes do LEE
Para determinarmos a eficiência dos demais ambientes, precisamos da área e da potência de iluminação instalada para cada ambiente [3]. Como descrito na tabela a seguir.
Tabela 3.2 – Lista de Ambientes e Carga Instalada. Atividade Potência do conjunto
(W) Área (m²) Laboratório de (circuitos elétrico e eletrônica) 398 73,80 Laboratório de (controle e automação) 320 57,60 Laboratório de sistema de energia 280 63,20 Laboratório de eletromagnetismo 80 18,67 Laboratório de física 1.184 64,65 Laboratório de química 998 64,83 Sala da coordenação 160 34,12
Sala dos professores 320 57,60
Sala de aula 06 320 57,60
Sala de aula 07 320 57,60
Sala 15 – Pesquisa de Eng. 80 17,16
Sala 17 80 17,16
Banheiros (masculino e
feminino) 240 47,20
Banheiro do auxiliar adm. 40 4,125
Banheiro da coordenação 40 4,125
Cozinha 160 25,06
Área de circulação
(corredor principal) 625 314,5
Área próxima à subestação 25 4,81
Área entre os banheiros
(masculino e feminino) 40 7,24
Subestação Abrigada 320 18,43
Depois de listarmos todos os ambientes com suas referidas áreas (m²) e potencias instalada por ambientes (W/m²). Devem-se somar as áreas e potencias dos conjuntos em comuns [3]. Como descrito na tabela a seguir.
Tabela 3.3 – Lista de Ambientes e Potência Instalada por Atividade. Atividade Potência do conjunto
(W) Área (m²)
Laboratórios 3.260 342,75
Salas (coord. e professores) 480 91,72
Salas de aulas 640 115,20
Salas (15, 17 e aux. adm) 320 52,26
Banheiros 320 55,45
Cozinha 160 25,06
Áreas de circulações 690 326,55
Subestação Abrigada 320 18,43
Total 6.190 1027,42
De posse dos limites da densidade de potência de iluminação (DPIL) para cada ambiente, (ver tabela 2.5) e a soma das áreas em comuns dos referidos ambientes. Tem-se na tabela 3.4 a seguir o resultado do produto entre a densidade de potência de iluminação (DPIL) de cada ambiente e a área dos ambientes em comuns para os respectivos níveis de eficiência energética para cada conjunto de ambientes.
Tabela 3.4 – Limite Máximo Aceitável de Densidade de Potência de Iluminação. Atividade do Edifício DPIL- NÍVEL A (W/m²) DPIL- NÍVEL B (W/m²) DPIL- NÍVEL C (W/m²) DPIL- NÍVEL D (W/m²) Laboratórios 10,20 12,24 14,28 16,32 Salas (coord. e professores) 10,00 12,00 14,00 16,00 Salas de aulas 10,20 12,24 14,28 16,32 Salas (15,17 e aux. adm) 10,00 12,00 14,00 16,00 Banheiros 5,00 6,00 7,00 8,00 Cozinha 10,7 12,84 14,94 17,12 Áreas de circulações 7,10 8,52 9,94 11,36 Subestação Abrigada 6,00 7,20 8,40 9,60
Tabela 3.5 – Área e Potência Limite Área (m²) Potência Nível
A (W) Potência Nível B (W) Potência Nível C (W) Potência Nível D (W) 342,75 3.496,05 4.195,26 4.894,47 5.593,68 91,72 917,2 1.100,64 1.284,08 1.467,52 115,20 1.175,04 1.410,048 1.645,056 1.880,064 52,26 522,6 627,12 731,64 836,16 55,45 277,25 332,7 388,15 443,60 25,06 268,14 321,77 375,4 429,03 326,55 2.318,5 2.782,2 3.245,9 3.709,6 18,43 110,58 132,7 154,8 176,9 1027,42 9.085,36 10.902,438 11.332,47 14.418,95
Após calcular-se a potência total instalada (ver tabela 3.3) dos ambientes em estudo e as potências limites (ver tabela 3.5), dos ambientes que compõem o laboratório de engenharia elétrica, devem-se comparar as referidas potências como
