Guia de Orientação para Iluminação com a Tecnologia LED

Guia orientativo para

iluminação com a

tecnologia LED

CIEESE 1

SUMÁRIO Coordenação........................................................................................................................ 7 Autores................................................................................................................................. 7 Colaboradores...................................................................................................................... 7 Apresentação........................................................................................................................ 8

PARTE I - ILUMINAÇÃO DE AMBIENTES INTERNOS 1 Tecnologia LED na iluminação.......................................................................................... 10 1.1 Lâmpadas a LED............................................................................................................ 10 1.1.1 LEDs......................................................................................................................... 11 1.1.2 Dispositivo de controle e alimentação (driver).................................................................. 14 1.1.3 Critérios de desempenho de lâmpadas a LED.................................................................. 15 Potência da lâmpada...................................................................................................... 15 Fator de potência e limite de correntes harmônicas................................................................. 15 Fluxo luminoso............................................................................................................. 15 Índice de Reprodução de Cores (IRC).................................................................................. 15 Vida Nominal............................................................................................................... 15 Eficiência mínima das lâmpadas a LED................................................................................ 16

1.2 Vantagens do uso da tecnologia LED na iluminação............................................................ 16 1.2.1 Vida útil..................................................................................................................... 16 1.2.2 Eficiência energética.................................................................................................... 16 1.2.3 Baixa emissão de calor e não emissão de radiação ultravioleta.......................................... 17 1.2.4 Baixo custo de manutenção.......................................................................................... 17 1.2.5 Baixo impacto ambiental.............................................................................................. 17 1.2.6 Projetos de iluminação mais eficientes............................................................................ 17 1.2.7 Acionamento instantâneo............................................................................................. 17 1.2.8 Não emitem ruído....................................................................................................... 17 1.2.9 Opção de cores variadas.............................................................................................. 17 1.2.10 Alto índice de reprodução de cor................................................................................. 17 1.3 Situação atual das lâmpadas a LED no mercado................................................................. 17

2 Regulamentação............................................................................................................... 19 2.1 Regulamento específico do Inmetro.................................................................................. 19 2.2 O selo Procel para lâmpadas a LED.................................................................................. 19

3 Orientações para substituição dos sistemas de iluminação existentes por sistemas a LED (retrofit)..............................................................................20 3.1 Procedimento básico...................................................................................................... 20 3.1.1 Solicitar as plantas de pontos de iluminação................................................................... 20 3.1.2 Visitas técnicas às instalações....................................................................................... 20 3.1.3 Medição de grandezas elétricas..................................................................................... 20 3.1.4 Medição de iluminância............................................................................................... 20 3.1.5 Especificação da lâmpada a LED a ser utilizada............................................................... 21 3.2 Cálculo luminotécnico.................................................................................................... 22 3.3 Orientações para a instalação de lâmpadas a LED............................................................. 23 3.4 Controle digital de sistemas de iluminação – Sistemas Dali (Digital Addressable Lighting Interface) ............................................................... 24 3.5 Exemplo de projeto........................................................................................................ 25 3.5.1 Medições realizadas.................................................................................................... 26 Sistema de iluminação com lâmpadas fluorescentes tubulares................................................... 27 2

Superfície de trabalho.................................................................................................... 28 Entorno imediato.......................................................................................................... 28 Ambiente de trabalho..................................................................................................... 28 Escolha e aquisição das lâmpadas de LED............................................................................ 28 Sistema de iluminação com lâmpadas a LED tubulares............................................................ 29 Superfície de trabalho.................................................................................................... 29 Entorno imediato.......................................................................................................... 29 Ambiente de trabalho..................................................................................................... 29

3.5.2 Economia de energia................................................................................................... 30 3.5.3 Conclusões................................................................................................................ 30 3.6 Análise econômica......................................................................................................... 30

4 Recomendações e tabela.................................................................................................. 33 4.1 Tabelas........................................................................................................................ 33 4.2 Recomendações............................................................................................................ 34

Anexo I - Glossário.............................................................................................................. 36 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5

Conceitos Conceitos Conceitos Conceitos Conceitos

e definições referentes a energia elétrica............................................................ 36 e definições referentes aos tipos de iluminação.................................................... 36 e definições de termos utilizados em projetos luminotécnicos................................. 37 e definições de termos utilizados para especificações de luminárias........................ 39 básicos relacionados às lâmpadas..................................................................... 42

Anexo II - Normas Técnicas Brasileiras para Projetos Técnicos........................................... 46

PARTE II - ILUMINAÇÃO DE AMBIENTES EXTERNOS

1 Tecnologia LED na iluminação de exteriores.................................................................... 50 1.1 Modelos de luminárias de LED para iluminação pública e de exteriores................................. 50 1.1.1 Refletores................................................................................................................... 51 1.1.2 Luminárias públicas..................................................................................................... 51 1.1.3 Pathway..................................................................................................................... 51 1.1.4 Decorativas................................................................................................................ 51 1.1.5 Luminárias para estacionamentos ou garagem................................................................ 52 1.1.6 Luminária de emergência ou segurança........................................................................ 52

2 Normas técnicas e procedimentos de ensaios utilizados em luminárias de LED e em sistemas de iluminação pública............................................. 53 3 Orientações para especificação de luminárias de exteriores de LED............................... 54 3.1 Regulamento específico do Inmetro................................................................................. 54 3.2 Critérios para a concessão do selo Procel......................................................................... 54

4 Elaboração de projeto de eficiência energética em Iluminação Pública........................... 56

3

4.1 Objetivo do Projeto....................................................................................................... 56 4.2 Diagnóstico da situação atual do sistema......................................................................... 56 4.2.1 Levantamento de dados.............................................................................................. 56 4.2.2 Análise da situação atual do sistema............................................................................. 57 4.2.3 Estudo de viabilidade técnica....................................................................................... 57 4.2.4 Análise econômica..................................................................................................... 58 4.3 Procedimentos para elaboração de um projeto básico de revitalização.................................. 58 4.4 Especificação de luminária a LED..................................................................................... 58 4.5 Exemplo de projeto........................................................................................................ 59

4.5.1 Levantamento de dados............................................................................................... 60 4.5.2 Análise de Viabilidade Técnica e Simulações................................................................... 61 4.5.3 Análise de viabilidade econômica.................................................................................. 64 4.5.3.1 Cenário 1: melhor opção de tecnologia para um projeto novo........................................ 66 4.5.3.2 Cenário 2: troca de tecnologia de um sistema de iluminação em funcionamento............... 67 4.5.4 Conclusão.................................................................................................................. 69

5 Sistemas de telegestão da IP............................................................................................ 70 5.1 Tecnologias utilizadas em topologias de telegestão............................................................. 70 5.2 Utilização de sistemas de telegestão na iluminação pública................................................. 71

6 Gestão dos sistemas de IP................................................................................................ 73 6.1 Modelos de gestão de Iluminação Pública......................................................................... 73 6.1.1 Administração própria ................................................................................................. 73 6.1.2 Terceirização dos serviços............................................................................................. 73 Contrato de prestação de serviços...................................................................................... 73 Contrato de concessão comum......................................................................................... 73 Contrato de concessão Parceria Público-Privada (PPP).............................................................. 74

7 Descarte de lâmpadas e luminárias externas................................................................... 75 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7

Apresentação................................................................................................................ 75 Legislação.................................................................................................................... 75 Tipos de lâmpadas.........................................................................................................75 Riscos.......................................................................................................................... 76 Manuseio..................................................................................................................... 77 Armazenamento e acondicionamento............................................................................... 77 Transporte e deslocamento do resíduo.............................................................................. 78 Recomendações para o transporte externo........................................................................... 79

7.8 Destinação final e reciclagem.......................................................................................... 79 Recomendações............................................................................................................ 80

7.9 Benefícios da adoção dos procedimentos adequados ao descarte de lâmpadas....................... 80

8 Referências....................................................................................................................... 81 Anexo I - Modelos de Tabelas Orientativas......................................................................... 82 Anexo II - Glossário............................................................................................................. 84 1 Conceitos e definições...................................................................................................... 85 1.1 Luminária a LED ............................................................................................................ 85 1.2 Dispositivo de controle eletrônico para módulos de LED ...................................................... 85 1.3 Manutenção do fluxo luminoso ...................................................................................... 85 1.4 Vida útil ou nominal das luminárias LED (Lp, Fy) ................................................................. 85 1.5 Eficácia luminosa (lm/W)................................................................................................. 85 1.6 Grau de proteção......................................................................................................... 85 1.7 Código IP..................................................................................................................... 85 1.8 Arquivo IES................................................................................................................... 86 1.9 Iluminação especial....................................................................................................... 86 1.10 Classificação das distribuições de intensidade luminosa..................................................... 86 1.11 Distribuição longitudinal (em plano vertical)..................................................................... 86 1.11.1 Distribuição curta...................................................................................................... 86 1.11.2 Distribuição média.................................................................................................... 86 1.11.3 Distribuição longa..................................................................................................... 87 1.12 Classificação transversal............................................................................................... 87 1.12.1 Tipo I...................................................................................................................... 87 4

1.12.2 Tipo II...................................................................................................................... 87 1.12.3 Tipo III..................................................................................................................... 87 1.12.4 Tipo IV..................................................................................................................... 87 1.13 Controle de distribuição de intensidade luminosa no espaço acima dos cones de 80° e 90°, cujo vértice coincide com o centro ótico da luminária................................................................ 87 1.13.1 Distribuição totalmente limitada (full cut-off)................................................................. 87 1.13.2 Distribuição limitada (cut-off)...................................................................................... 87 1.13.3 Distribuição semilimitada (semi cut-off)......................................................................... 88 1.13.4 Distribuição não limitada (non cut-off).......................................................................... 88

Orientação para preenchimento das planilhas de análise de viabilidade econômica........ 91 1 Introdução........................................................................................................................ 91 2 Dados de entrada............................................................................................................. 92 Agradecimentos...................................................................................................................95 Portaria nº 389 de 25 de agosto de 2014............................................................................96 Portaria nº 143 de 13 de março de 2015...........................................................................127 Portaria nº 144 de 13 de março de 2015...........................................................................132 Critérios para concessão do Selo Procel de Economia de Energia a lâmpadas LED com dispositivo de controle integrado a base............................................................................153

5

6

Coordenação Alessandra da Costa Barbosa Pires de Souza – Cepel Ary Vaz Pinto Junior – Cepel Maurício Barreto Lisboa – Cepel

Autores Alessandra da Costa Barbosa Pires de Souza – Cepel Ary Vaz Pinto Junior – Cepel Camila Capobiango Martins – Eletrobras/Procel José Carlos de Souza Guedes – Cepel Thiago Vogt Campos – Eletrobras/Procel

Colaboradores Davi Veiga Miranda – Eletrobras/Procel Denise Pereira Barros – Eletrobras/Procel Fernando Rodrigues da Silva Junior - Cepel Joao Queiroz Krause – Eletrobras/Procel Marcel da Costa Siqueira – Eletrobras/Procel Marcus Paes Barreto – Eletrobras/Procel Michelle Cristina Soares Siriaco – Cepel Willians Felippe de Oliveira Rosa – Cepel Walter Alves de Britto Filho – Eletrobras Leonardo Nunes Alves da Silva – Eletrobras Alvaro Braga Alves Pinto – Eletrobras Felipe Carlos Bastos – Eletrobras Rodrigo Campos de Souza – Eletrobras Sérgio Torres de Sousa – Eletrobras Renata Leite Falcão – Eletrobras Gilmar Bohrz – Eletrobras CGTEE Jose Bione de Melo Filho – Eletrobras Chesf Marcelo Agenor Alcanfor Ximenes Bernardes – Eletrobras Distribuidoras Davidson Pereira Campos – Eletrobras Eletronorte Alvaro Raineri de Lima – Eletrobras Eletronorte Roberto Alves Quental Junior – Eletrobras Eletronorte Márcio Januzzi Moreira da Silva – Eletrobras Eletronuclear Clóvis Nicoleit Carvalho – Eletrobras Eletrosul Ricardo André Marques – Eletrobras Furnas Marcelo Miguel – Itaipu Binacional

7

Apresentação

A ideia para a elaboração de um guia orientativo para iluminação com a tecnologia LED surgiu nas reuniões conjuntas do Comitê Integrado de Eficiência Energética do Sistema Eletrobras – CIEESE e do GT de Eficiência Energética da Comissão de Política Tecnológica do Sistema Eletrobras (CPT), diante das dificuldades encontradas pelas empresas em elaborar as especificações técnicas para aquisição dos produtos de iluminação LED, bem como dúvidas de caráter geral sobre o tema.

A iluminação LED apresenta atualmente o mais baixo consumo de energia, proporcionando o mesmo efeito luminoso ou até superior ao dos sistemas tradicionais. Daí o interesse das empresas do Sistema Eletrobras em substituir gradativamente os sistemas de iluminação atuais por LED, proporcionando com isso além da redução do consumo de energia elétrica, a melhoria da qualidade da luz emitida, o aumento da vida útil dos equipamentos e a redução da utilização de elementos tóxicos no processo de fabricação.

Os benefícios da tecnologia LED em relação às tecnologias atuais aliados à busca por tecnologias eficientes e sustentáveis, têm acelerado a invasão desses produtos no mercado, fazendo com que o seu desenvolvimento e a sua comercialização cresça no Brasil de forma acentuada.

Já existem diversos produtos disponíveis no mercado para todos os tipos de aplicação, de diversos fabricantes e com qualidades variadas.

O Guia orientativo para iluminação com a tecnologia LED tem o objetivo de auxiliar as equipes de compras e manutenção das empresas do Sistema Eletrobras no processo de substituição do sistema de iluminação atual por LED, apresentado os conceitos básicos da nova tecnologia, as regulamentações existentes, um passo a passo para o projeto luminotécnico e a análise econômica e financeira do projeto.

Elaborado pelo Cepel e pelo Procel, o Guia contou com a participação efetiva de representantes das Empresas do Sistema Eletrobras na sua confecção e será disponibilizado em meio eletrônico para todas as empresas. Ele está dividido em duas partes: a primeira contemplando a iluminação de ambientes internos e a segunda, a iluminação de ambientes externos.

8

9

1 Tecnologia LED na iluminação “Segundo a Agência Internacional de Energia (2006), o consumo de energia com iluminação é responsável por uma fatia de 19% de toda a energia elétrica gerada no mundo. Estima-se que a demanda por energia elétrica no Brasil deverá crescer 55% até 2020 (MME, 2010). A última Pesquisa de Posse de Equipamentos e Hábitos de Uso, realizada entre os anos de 2004 e 2006 pelo Procel (Eletrobras, 2007), indica que, para o setor residencial, a iluminação representa cerca de 14% do consumo total de energia elétrica nos domicílios brasileiros. No setor comercial, a iluminação responde por 22% do consumo e no setor público, por 32%” (texto extraído da Nota Técnica referente à eficiência luminosa de produtos LED encontrados no mercado brasileiro – CB3E, 2013).

Os valores apresentados acima são significativos e despertaram, nos últimos anos, o aumento da preocupação em melhorar a eficiência energética dos equipamentos utilizados em sistemas de iluminação. As lâmpadas e os demais equipamentos vêm apresentando uma crescente evolução visando não somente à redução do consumo de energia elétrica, mas também à melhoria da qualidade da luz emitida, ao aumento da vida útil e à redução da utilização de elementos tóxicos no processo de fabricação.

Dentre as novas tecnologias empregadas na área de iluminação, o diodo emissor de luz, conhecido como LED (do inglês, Light Emitting Diode), vem demonstrando ser a grande tendência de aplicação para os próximos anos, por apresentar os benefícios descritos anteriormente e se colocar, excetuando-se aplicações que utilizem o calor gerado pela lâmpada para gerar aquecimento, como alternativa a todas as tecnologias de lâmpadas existentes.

Nos dias de hoje, quando o foco é a sustentabilidade, a tecnologia das lâmpadas a LED tem muito a contribuir, principalmente no aspecto da conservação e uso racional da energia, além da redução dos impactos ambientais. No que diz respeito ao consumo de energia, uma lâmpada a LED chega a consumir três vezes menos do que, por exemplo, uma lâmpada compacta fluorescente, considerada atualmente uma das tecnologias de mais baixo consumo de energia, mas proporcionando o mesmo fluxo luminoso. Adicionalmente, a tecnologia a LED não utiliza elementos tóxicos, tais como vapores metálicos e metais pesados, o que torna os processos de fabricação e descarte de baixo impacto socioambiental. Portanto, diante deste fato, pode-se dizer que, por um lado, ganha o setor elétrico com a postergação de novos empreendimentos para expansão do sistema e, por outro, beneficia-se a sociedade pela minimização dos impactos negativos decorrentes de novos empreendimentos energéticos e da fabricação e do descarte de lâmpadas.

1.1 Lâmpadas a LED Lâmpadas a LED são unidades de iluminação completas, ou seja, são compostas por dispositivos de controle e alimentação (drivers), fontes de luz (constituídas por arranjos de LEDs), dissipadores de calor, sistema óptico e estrutura mecânica. As Figuras 1 e 2 apresentam dois modelos de lâmpadas a LED com seus principais componentes: • Cobertura (1) • Corpo (2) • Base (3) • Arranjo dos LEDs (4) • Dispositivo de controle e alimentação (driver) (5)

10

Figura 1: Lâmpada a LED similar às incandescentes padrão

Figura 2: Lâmpada a LED tubular

1.1.1 LEDs Os LEDs são dispositivos eletrônicos baseados em materiais semicondutores que, quando energizados com a polaridade correta, emitem luz visível. Operam em baixa tensão e corrente elétrica, não podendo ser conectados diretamente à rede de energia elétrica. Inicialmente, na década de 1960, eram utilizados como luz de sinalização em aparelhos eletroeletrônicos, pois não tinham fluxo luminoso suficiente para iluminar um ambiente. Esta tecnologia evoluiu bastante nos dez últimos anos e atualmente tem obtido grande espaço para aplicações na área de iluminação, principalmente por seu baixo consumo de energia e longa durabilidade.

A luz emitida pelos LEDs é fria devido à ausência de infravermelho no feixe luminoso.

Entretanto, os LEDs liberam a potência dissipada em forma de calor. Este é um fator que deve ser levado em consideração quando do projeto de um dispositivo com este componente, pois a não observância deste fato poderá levar o LED a uma degradação acentuada do seu fluxo luminoso, bem como à redução da sua vida útil. Boa parte da potência aplicada ao LED é transformada em forma de calor, e a utilização de dissipadores térmicos deverá ser considerada a fim de que o calor gerado seja dissipado adequadamente no ambiente, permitindo que a temperatura de junção do semicondutor esteja dentro dos limites especificados pelo fabricante.

A emissão da luz branca pelo LED só é possível através da combinação de LEDs coloridos, sistema RGB, ou utilizando LED de cor azul recoberto por uma camada de material cerâmico fosforescente, chamado genericamente de fósforo1 (que não é o elemento químico representado pela letra “P” na Tabela periódica). Uma breve descrição dos sistemas está apresentada a seguir: Combinação de LEDs coloridos Neste sistema, a luz de aparência branca é obtida através da combinação adequada da quantidade de luz emitida por cada um dos LEDs de cores vermelha, verde e azul, no chamado sistema RGB, montados adjacentes uns aos outros. Este processo apresenta boa eficiência luminosa, boa reprodução de cor e possibilita uma variação na produção de cores dependendo da intensidade de cada cor individual.

Utilizando LED de cor azul recoberto com fósforo Neste sistema, a luz monocromática de um LED azul recoberto por uma camada de fósforoé parcialmente absorvida pelo material, sendo convertida em luz amarela. A radiação azul original não absorvida (portanto transmitida) se combina com a amarela, produzindo uma luz de aparência branca. Este processo apresenta como deficiências o baixo índice de produção de cor, a alta temperatura de cor (luz fria), menor eficiência em relação ao sistema RGB, uma vez 1 Atualmente, o fósforo utilizado para gerar a luz branca é o Ce3+:YAG, obtido através da dopagem do óxido de alumínio-ítrio (Y3Al2O3), normalmente abreviada por YAG (Ytrium Aluminium Garnet), com o íon cério (Ce3+).

11

que existem perdas na geração da cor amarela, e não possibilita uma variação na produção de cores. A vantagem é o custo menor, uma vez que a geração da luz branca utilizando o sistema RGB é mais complexa e possui um custo maior.

Os LEDs podem ser classificados quanto à tecnologia de fabricação e à potência. Quanto à potência, eles são divididos em: LEDs de baixa potência (low power) – potência até 250 mW e fluxo luminoso de 20 a 35 lumens; LEDs de média potência (mid power) – potência entre 250 mW e 1 W e fluxo luminoso de 35 a 150 lumens; LEDs de alta potência (high power) – potência acima de 1 W e fluxo luminoso de 150 a 15000 lumens.

Com relação à tecnologia, os tipos de LEDs mais comuns utilizados na iluminação podem ser classificados em: LED comum com encapsulamento dual in line.

São LEDs utilizados normalmente em sinalização. Os modelos mais comuns são os LEDs de 3, 5 e 10 mm, que podem ser difuso comum ou de alto brilho, bicolores, RGB ou tricolores, os superflux (piranha) etc. São semicondutores de baixa corrente e potência com encapsulamento em resina epóxi transparente com uma lente concentradora em sua extremidade. Devido à degradação de sua resina epóxi, este tipo de LED possui vida útil inferior a 10 mil horas. São utilizados em painéis, telões, transmissores de controle remoto, iluminação de baixa intensidade luminosa, barras e fitas a LED. A Figura 3 apresenta alguns dos modelos de LEDs descritos acima.

LEDs de 3, 5 e 10 mm

LED superflux

Fitas de LEDs

LED bicolor

LED tricolor

Figura 3: Modelos de LEDs comum com encapsulamento

• LEDs de potência (Power LEDs) São LEDs de altas corrente e potência (de 1 a 5 W), com chip semicondutor imerso num fluido composto de silicone com baixa degradação, garantindo baixa depreciação do fluxo luminoso ao longo do tempo. São encapsulados num invólucro especial, com base metálica, para permitir a fácil transferência de calor do LED para o dissipador externo. A Figura 4 apresenta a estrutura do LED de potência e dois modelos, um de 1 W e outro de 5 W.

Figura 4: Estrutura e modelos de LEDs de potência de 1 e 5 W 12

LED de potência de 1 W

LED de potência de 5 W

Estrutura do LED de potência

• LEDs SMD (Surface Mount Diode) São fontes de luz constituídas, no máximo, por três LEDs montados numa placa de circuito impresso (PCB – printed circuit board), que têm por objetivo reduzir o espaço ocupado pelos tradicionais componentes (resistências, diodos, transistores e circuitos integrados). Possuem alto brilho, com menor consumo de energia do que um LED convencional, e baixa produção de calor devido à baixa tensão e corrente (elimina os dissipadores de calor). A placa de circuito impresso pode ter dois, quatro ou seis contatos, dependendo do número de diodos, uma vez que os circuitos dos LEDs são individuais. Quando na montagem são utilizados LEDs vermelhos (R), verdes (G) e azuis (B), é possível criar qualquer cor, bastando ajustar o nível de saída de cada LED. A Figura 5 apresenta a frente e o verso de um LED SMD utilizando o sistema RGB e um LED utilizando Phosphor. A Figura 6 apresenta LEDs SMD de diferentes tamanhos, um modelo de arranjo com LEDs SMD e uma lâmpada a LED utilizando LEDs SMD.

Frente e verso de um LED SMD utilizando o sistema RGB

LED SMD utilizando um material cerâmico fosforescente

Figura 5: LEDs SMD utilizando sistema RGB e Phosphor para emissão de luz

(a)

(b)

(c)

Figura 6: LEDs SMD de diferentes tamanhos (a), arranjo de LEDs SMD soldados a uma placa de circuito impresso (b) e lâmpada a LED utilizando tecnologia SMD (c)

• LEDs COB (Chip On Board) É a tecnologia que está sendo utilizada, atualmente, para o encapsulamento (montagem) de LEDs. Múltiplos LEDs (normalmente acima de nove) ou chips de LEDs podem ser encapsulados num único módulo, ficando com o aspecto de um pequeno painel, gerando uma iluminação uniforme e com ângulo maior, evitando o desconforto causado pelo forte brilho concentrado, como ocorre hoje com as lâmpadas Power LED. A grande diferença entre o LED SMD e o LED COB está no fato de o segundo possuir apenas um circuito e dois contatos, independente do número de LEDs. Uma das vantagens está no seu tamanho e eficiência. Como o chip é fixado em uma base de alumínio, o calor é disperso rapidamente, permitindo, assim, o prolongamento da vida útil e a melhoria da eficiência do LED. Dessa forma, o LED COB abriu caminho, em larga escala, para a aplicação em iluminação interna. Essa tecnologia é considerada uma tendência na iluminação com LED. A Figura 7 apresenta a dimensão média e dois modelos de LED COB (10 e 30 W) e de lâmpada a LED utilizando a tecnologia COB. Já a Figura 8 mostra um modelo de lâmpada a LED utilizando esta tecnologia.

13

(b) (a) Figura 7: Modelos de LED COB de 10 W (a) e 30 W (b) e as dimensões de um LED COB de 30 W (c)

(c)

Figura 8: Lâmpada a LED utilizando a tecnologia COB

1.1.2 Dispositivo de controle e alimentação (driver) Considerando que a quantidade de luz fornecida pelo LED está relacionada diretamente com a intensidade de corrente elétrica, é importante que esta seja controlada.

Esse controle é realizado pelos dispositivos de alimentação e controle que têm funcionamento análogo aos reatores eletrônicos das lâmpadas fluorescentes, fornecendo tensão e corrente constante (CC) para os LEDs, dentro dos limites especificados pelos fabricantes, para o seu adequado funcionamento. Além das funções descritas, eles também isolam o sistema de iluminação da rede de energia elétrica atenuando choques elétricos e flutuações de tensão, que podem danificar os LEDs. Esses dispositivos podem ser do tipo corrente constante ou tensão constante, dependendo da aplicação do LED. Nas fontes de tensão constante, os LEDs são ligados em paralelo, e sua principal vantagem é a possibilidade de conectar vários LEDs até atingir a potência máxima da fonte. A desvantagem é a necessidade de utilizar resistores limitadores de corrente em série com os LEDs, com a finalidade de protegê-los de uma variação da fonte de tensão provocando, assim, uma redução na sua eficiência devido às perdas nos resistores. Em caso de falha dos resistores limitadores, a corrente no LED aumentará, provocando um aumento na intensidade luminosa e a redução da sua vida útil. Normalmente, são utilizadas em LEDs de sinalização.

As fontes de corrente constante têm a eficiência mais elevada (não utilizam resistores limitadores de corrente) e são capazes de se conectar diretamente em uma única cadeia de LEDs, ligados em série, proporcionando maior confiabilidade do equipamento para o seu uso em sistemas de iluminação. Além disso, são capazes de maximizar a intensidade do fluxo luminoso emitido sem sobrecarregar os LEDs. Consequentemente, os fabricantes preferem utilizá-la nas lâmpadas a LED para uma ampla gama de aplicações em ambientes residenciais, comerciais e industriais.

Uma desvantagem deste sistema é que se um único LED queimar, toda a fileira deixará de funcionar.

14

1.1.3 Critérios de desempenho de lâmpadas a LED Nesta seção, estão relacionados os principais critérios de desempenho de lâmpadas a LED - obtidos a partir da Portaria nº389, de 25 de agosto de 2014, do Inmetro, onde se encontram os demais.

• Potência da lâmpada A potência consumida pela lâmpada a LED não pode exceder a potência nominal declarada em mais de 10%.

• Fator de potência e limite de correntes harmônicas Para lâmpadas a LED com potência nominal declarada de 5 W a 25 W, o fator de potência deve ser maior ou igual a 0,70. Não é exigido um fator de potência mínimo para lâmpadas com potência declarada menor que 5 W. Para lâmpadas com potência nominal maior que 25 W, o fator de potência deverá ser superior a 0,92, e as correntes harmônicas não devem exceder os limites relativos apresentados na Tabela 4, Portaria nº 389, de 25 de agosto de 20142, de acordo com a IEC 61000-3-2.

Uma vez que as lâmpadas de LED tubulares são destinadas à substituição de lâmpadas fluorescentes tubulares em aplicações onde o sistema já contempla alto fator de potência, devem apresentar fator de potência maior que 0,92, e as correntes harmônicas não devem exceder os limites relativos dados na Tabela 4, da Portaria nº 389, de 25 de agosto de 2014.

• Fluxo luminoso O fluxo luminoso inicial medido de uma lâmpada a LED não pode ser inferior a 90 % do fluxo luminoso nominal declarado. Temperatura de Cor Correlata (TCC) A Temperatura de Cor Correlata (TCC) nominal de uma lâmpada deve ser um dos seguintes valores: 2700 K, 3000 K, 3500 K, 4000 K, 4500 K, 5000 K, 5500K, 5700 K, 6000K ou 6500 K. Na Tabela 5, da Portaria nº 389, de 25 de agosto de 2014, são apresentadas as tolerâncias para TCC definido.

A TCC de uma lâmpada LED é calculada a partir das medidas de distribuição espectral ou das coordenadas de cromaticidade sem sazonamento, de acordo com a norma IES LM-79-08.

Os valores de TCC obtidos são classificados em categorias (ver Tabela 5), de acordo com a norma ANSI C78.377.

O valor da TCC obtido de uma lâmpada LED não pode ir além da tolerância de TCC da categoria que foi indicada pelo fornecedor responsável.

• Índice de Reprodução de Cores (IRC) O índice de reprodução de cor geral (Ra),que caracteriza o IRC de acordo com a norma CIE 13.3, é calculado através da média dos índices de R1 a R8. Para lâmpadas com dispositivo de controle integrado, o valor mínimo de Ra deve ser 80. Além disso, o valor do índice R9 deve ser maior do que 0.

• Vida Nominal A vida de uma lâmpada LED com dispositivo de controle incorporado (conforme definido no 2 Pág 98 15

item 4.7 da Portaria nº 389, de 25 de agosto de 2014) é o resultado combinado do desempenho de manutenção do fluxo luminoso, conforme descrito a seguir, e da vida útil do dispositivo de controle eletrônico incorporado (ver item 6.10.1 da Portaria nº 389, de 25 de agosto de 2014).

Requisito mínimo de vida declarada: • Lâmpadas decorativas: 15 mil horas para manutenção do fluxo luminoso em 70% (L70) • Demais tipos: 25 mil horas para manutenção do fluxo luminoso em 70% (L70)

• Eficiência mínima das lâmpadas a LED Os valores de eficiência mínima das lâmpadas a LED estão apresentados nas Tabelas 12 e 13 da Portaria nº 389, de 25 de agosto de 2014 e reproduzidos nas Tabelas 1 e 2 a seguir.

Tabela 1: Relação de eficiência mínima das lâmpadas a LED de bulbo

Tabela 2: Relação de eficiência mínima das lâmpadas a LED tubulares

1.2

Vantagens do uso da tecnologia LED na iluminação

Conforme mencionado anteriormente, a tecnologia de iluminação a LED possui diversas vantagens em relação às outras tecnologias. Algumas delas estão apresentadas a seguir:

1.2.1 Vida útil É o período de tempo durante o qual uma lâmpada a LED fornece 70% ou mais do fluxo luminoso inicial, operando sob condições nominais especificadas pelos fabricantes.

Os requisitos mínimos, segundo a Portaria nº 389 do Inmetro, de 25 de agosto de 2014, estão descritos a seguir: • Lâmpadas decorativas: 15 mil horas • Demais lâmpadas: 25 mil horas Atualmente, estão disponíveis no mercado diversos modelos de lâmpadas a LED que apresentam durabilidade de 20 mil a 100 mil horas.

1.2.2 Eficiência energética As lâmpadas a LED apresentam maior eficácia luminosa, proporcionando uma redução no consumo de energia elétrica para o mesmo nível de iluminamento, em comparação com as outras tecnologias.

16

1.2.3 Baixa emissão de calor e não emissão de radiação ultravioleta A iluminação a LED produz pouca luz infravermelha e nenhuma emissão de radiação ultravioleta.

Devido a isso, a iluminação a LED é altamente adequada não só para bens e materiais que são sensíveis ao calor (pele, roupas, móveis, obras de arte etc.), mas também para a iluminação de objetos sensíveis à radiação ultravioleta, o que a torna ideal para a iluminação de construções históricas, áreas de vegetação, obras de arte etc.

Por não emitir radiação ultravioleta não atrai insetos.

1.2.4 Baixo custo de manutenção Por ter uma vida útil elevada, os custos de mão de obra para reposição são menores, além de gerar menos resíduos do que as lâmpadas com outras tecnologias, reduzindo o custo com o descarte.

1.2.5 Baixo impacto ambiental As lâmpadas a LED são ecológicas por não conter materiais tóxicos. Dessa forma, o seu descarte não é prejudicial ao meio ambiente.

1.2.6 Projetos de iluminação mais eficientes Possibilitam a elaboração de projetos de iluminação mais eficiente, pois é possível direcionar a iluminação controlando os ângulos de abertura dos fachos.

1.2.7 Acionamento instantâneo As lâmpadas a LED atingem imediatamente o fluxo luminoso máximo ao serem acionadas, diferentemente de lâmpadas fluorescentes. São, portanto, altamente indicadas para ambientes em que a luz é ligada/desligada com frequência.

1.2.8 Não emitem ruído As lâmpadas a LED não utilizam reatores, starters ou ballasts, eliminando ruídos na instalação.

1.2.9 Opção de cores variadas Os LEDs não necessitam de filtros para criar luzes coloridas, uma vez que são monocromáticos e podem ser fabricados em diversas cores, o que torna as suas cores mais brilhantes do que as das outras tecnologias.

1.2.10 Alto índice de reprodução de cor O índice de reprodução de cor das lâmpadas a LED é elevado. Segundo a portaria 389, do Inmetro, de 25 de agosto de 2014, o valor mínimo deve ser 80. Além disso, o valor do índice R9 deve ser maior do que zero.

1.3

Situação atual das lâmpadas a LED no mercado

Atualmente, está disponível no mercado uma variedade enorme de produtos com a tecnologia LED. Já é possível encontrar lâmpadas a LED tanto na iluminação residencial quanto na comercial: 17

em lojas, hotéis, fachadas e escritórios. Existem também produtos que estão sendo amplamente utilizados na iluminação pública, sinalização semafórica e indústria automotiva. A Figura 9 ilustra alguns exemplos de produtos com tecnologia LED encontrados, hoje, no mercado.

Figura 9: Exemplo de produtos com tecnologia LED disponíveis no mercado

A demanda por produtos com LED vem aumentando muito. Para controlar a qualidade desses produtos, a Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), a Associação Brasileira da Indústria de Iluminação (Abilux) e o Comitê Brasileiro de Eletricidade, Eletrônica, Telecomunicações e Iluminação (Cobei) trabalham, atualmente, na elaboração de normas técnicas nacionais para a tecnologia LED, dentre as quais é possível destacar as seguintes: • ABNT IEC/TS62504: 2013 – Termos e definições para LEDs e os módulos de LED de iluminação geral • ABNT NBR 16205-1: 2013 – Lâmpadas LED sem dispositivo de controle incorporado de base única – parte 1: Requisitos de segurança • ABNT NBR 16205-2: 2013 – Lâmpadas LED sem dispositivo de controle incorporado de base única – parte 2: Requisitos de desempenho • ABNT NBR IEC 62031: 2013 – Módulos de LED para iluminação em geral – Especificações de segurança • ABNT NBR IEC 61347-2-13: 2013 – Dispositivo de controle da lâmpada – parte 2-13: Requisitos particulares para dispositivos de controle eletrônicos alimentados em C.C ou C.A para os módulos de LED • ABNT NBR IEC 62560: 2013 – Lâmpadas LED com dispositivo de controle incorporado para serviços de iluminação geral para tensão > 50 V – Especificações de segurança • ABNT IEC/PAS 62612: 2013 – Lâmpadas LED com dispositivo de controle incorporado para serviços de iluminação geral – Requisitos de desempenho • ABNT NBR 16026: 2012 – Dispositivo de controle eletrônico C.C. ou C.A. para módulos de LED – Requisitos de desempenho • ABNT NBR 15889: 2010 – Sinalização semafórica – Foco semafórico com base em diodos emissores de luz (LED) • ABNT NBR IEC 62722-2-1: 2016 – Desempenho de luminárias – Parte 2-1: Requisitos particulares para luminárias LED O Inmetro publicou recentemente (2014 e 2015) as portarias 143, 144 e 389, que regulamentam os requisitos mínimos de desempenho e segurança das lâmpadas a LED. A Eletrobras também já publicou os Critérios Específicos para a concessão do Selo Procel para as lâmpadas a LED mais eficientes.

18

2 Regulamentação 2.1

Regulamento específico do Inmetro

O Inmetro publicou, em 25 de agosto de 2014, a Portaria 3891, que regulamenta os requisitos técnicos de segurança elétrica, desempenho e compatibilidade eletromagnética.

Em 13 de março de 2015 foram publicadas a Portaria 1432, que revisa e complementa a portaria 389, e a Portaria 1443, que estabelece os critérios para o Programa de Avaliação da Conformidade para Lâmpadas a LED com dispositivo integrado à base, através da certificação, com foco no desempenho, segurança elétrica e compatibilidade eletromagnética, evidenciados por meio da Etiqueta Nacional de Conservação de Energia – ENCE, atendendo aos requisitos do Regulamento Técnico da Qualidade para o objeto e ao Programa Brasileiro de Etiquetagem – PBE. As portarias citadas se aplicam às lâmpadas a LED com dispositivo de controle integrado à base ou corpo, constituindo uma peça única, não destacável, sendo destinadas à operação em rede de distribuição de corrente alternada de 60 Hz, para tensões nominais de 127 V e/ou 220 V, ou faixas de tensão que englobem as mesmas ou em corrente contínua, com proteção contra surto, tensão de alimentação até 250 V, previstas para uso doméstico e similar.

Excluem-se destas portarias as lâmpadas a LED com dispositivo integrado à base com LEDs coloridos, com lentes coloridas e que emitem luz colorida; lâmpadas RGB, que possuem invólucros coloridos e lâmpadas decorativas, que emitem luz colorida; lâmpadas a LED, com dispositivo de controle incorporado, que produzam intencionalmente luz colorida; e lâmpadas a OLED (Organic Light Emitting Diode).

Os requisitos referentes à segurança e à eficiência energética das lâmpadas a LED com dispositivo integrado à base estão relacionados nos itens 5 e 6 da Portaria do Inmetro nº 389 de 25 de agosto de 2014.

2.2

O selo Procel para lâmpadas a LED

O Procel publicou, em 25/11/2014, a primeira versão para os critérios de concessão do selo Procel para lâmpadas LED4. Com o intuito de adequar o Programa do Selo Procel à certificação compulsória de lâmpadas a LED, instituída por meio da Portaria Inmetro n°144/2015, os critérios de concessão do selo Procel foram revisados em 26 de fevereiro de 2016.

Atualmente, o programa conta com a adesão de diversos fornecedores e modelos de lâmpadas a LED tipo bulbo e tubular.

1 Pág. 98 2 Pág. 129 3 Pág. 134 4 Pág. 155 19

3 Orientações para substituição dos sistemas de iluminação existentes por sistemas a LED (retrofit) Este item apresentao procedimento básico para a troca de tecnologia de iluminação, apresentando um exemplo prático de substituição de lâmpadas fluorescentes tubulares por lâmpadas a LED tubulares, o procedimento para realização do cálculo luminotécnico e a análise financeira, considerando o custo para a realização da troca da tecnologia.

3.1 Procedimento básico A seguir, estão descritas as atividades necessárias para a elaboração de um projeto luminotécnico com a finalidade de revitalizar um sistema de iluminação:

3.1.1 Solicitar as plantas de pontos de iluminação Inicialmente, deverão ser solicitadas as plantas de iluminação de todos os ambientes que serão revitalizados. Nestes desenhos, deverá estar indicada a localização dos mobiliários e das luminárias, divisórias, portas e janelas, e também devem estar informadas as características e o quantitativo dos equipamentos utilizados no sistema de iluminação (lâmpadas, luminárias e reatores).

3.1.2 Visitas técnicas às instalações As visitas técnicas têm por objetivo verificar as informações que constam nas plantas de pontos de iluminação e obter as informações, por meio de entrevistas com os usuários, referentes aos ambientes de trabalho (atividades realizadas e período de funcionamento). A partir das entrevistas, é possível, conforme recomendado na Tabela do item 5 da norma ABNT NBR ISO/ CIE 8995-1:2013, determinar a iluminância mantida (Em) para cada um dos ambientes.

3.1.3 Medição de grandezas elétricas Deverão ser realizadas medições de grandezas elétricas (tensão, corrente e potência) antes e após a revitalização dos sistemas de iluminação.

As medições de potência elétrica têm por finalidade constatar se ocorreu ou não a redução da potência elétrica demandada pela instalação revitalizada. As medições de tensão constatam se o valor medido está compatível com o nível de tensão de suprimento da concessionária, e a de corrente verifica se o dispositivo de proteção é adequado para o sistema de iluminação.

Com os valores obtidos é possível, também, verificar se a potência medida está compatível com o quantitativo e com a potência unitária dos equipamentos instalados.

Para realização desta atividade é necessário, inicialmente, identificar os circuitos que alimentam os sistemas de iluminação nos quadros de distribuição. Caso um circuito elétrico alimente os equipamentos de iluminação e tomadas diversas, é necessário desligar os equipamentos que estão conectados às tomadas para a realização das medições. Neste caso, recomenda-se separar os circuitos elétricos.

3.1.4 Medição de iluminância As medições de iluminância são realizadas com o objetivo de obter os níveis de iluminância 20

média dos sistemas de iluminação artificial e natural de cada um dos ambientes e devem ser realizadas nos períodos diurno e noturno. As medições no período noturno têm por finalidade verificar os níveis de iluminância do sistema de iluminação artificial e devem seguir as recomendações da norma ABNT NBR ISO/CIE 8995-1:2013. As medições no período diurno visam verificar os níveis de iluminância do sistema de iluminação natural e devem ser realizadas nos locais de trabalho próximos às janelas com o sistema de iluminação desligado e seguir as recomendações das normas ABNT NBR 15215-3:2005 - Iluminação Natural - Parte 3: procedimento de cálculo para a determinação da iluminação natural em ambientes internos e ABNT NBR 15215-4:2005: Iluminação Natural Parte 4: verificação experimental das condições de iluminação interna de edificações – Método de medição.

• A seguir, estão relacionados alguns cuidados que devem ser tomados na realização das medições: • Ajuste da escala de leitura do aparelho para obter um valor mais fiel.

• Evitar fazer sombra sobre o sensor.

• O sensor deve sempre ficar apoiado sobre a superfície que está sendo analisada, como uma mesa de trabalho.

• Caso o local não tenha uma posição fixa como, por exemplo, uma sala sem as mesas de trabalho, a medição deve ser executada a uma altura de 0,75 m em relação ao piso e sempre em um plano horizontal.

• Caso não seja possível realizar a medição em uma superfície fixa, a medição poderá ser realizada com o aparelho apoiado nas mãos, tomando-se cuidado com o nivelamento, pois uma angulação poderá afetar o resultado da leitura.

3.1.5 Especificação da lâmpada a LED a ser utilizada A partir das informações obtidas, cálculos e medições realizadas, é possível especificar as características técnicas das lâmpadas a LED que serão utilizadas (fluxo luminoso, Índice de Reprodução de Cor – IRC, Temperatura de Cor Correlata – TCC e curva fotométrica). As principais exigências são que as lâmpadas sejam certificadas de acordo com o regulamento vigente do Inmetro, que possuam o selo Procel - garantindo, assim, um bom desempenho elétrico, fotométrico e de segurança do produto - e que o índice de reprodução de cor não seja inferior a 80.

Nas situações em que os valores obtidos nas medições de iluminância média, em cada um dos ambientes, estejam em conformidade com a norma, as lâmpadas a LED deverão ter as mesmas características técnicas das lâmpadas existentes (fluxo luminoso, IRC e TCC). Nos ambientes em que a iluminância média medida não estiver em conformidade com a norma (valores muito acima ou abaixo) é necessário reavaliar o sistema de iluminação existente. O novo projeto deve manter a posição e o quantitativo de luminárias existentes, alterando apenas as características das lâmpadas e luminárias. O item 3.2, a seguir, descreve as metodologias utilizadas para a realização do cálculo de um projeto luminotécnico. É importante ressaltar que as lâmpadas a LED deverão ser escolhidas pelo fluxo luminoso.

Nos casos em que a iluminação com lâmpada fluorescente atender aos requisitos da norma, a lâmpada a LED poderá ter um fluxo luminoso até 25% menor, pois seu fluxo é direcional e, portanto, não há perda de iluminação devido ao rendimento da luminária. Após definir o fluxo luminoso, ver as opções de potência no mercado, escolhendo sempre a de menor potência, de acordo com a temperatura de cor escolhida.

A troca de lâmpadas fluorescentes tubulares por lâmpadas a LED, mesmo mantendo a luminária, altera a curva fotométrica da fonte luminosa (conjunto formado por uma luminária 21

e uma ou mais lâmpadas). A Figura 10 apresenta os eixos longitudinais e transversais de uma fonte luminosa qualquer.

Figura 10: Eixos transversais e longitudinais de uma fonte luminosa.

As Figuras 11 e 12 apresentam as curvas fotométricas de quatro simulações utilizando duas tecnologias de lâmpadas tubulares diferentes (fluorescente e LED) em uma mesma luminária. Na tecnologia a LED foram simulados três modelos distintos: com difusor, com LED de potência e com LED COB. A linha na cor verde representa o eixo longitudinal e na cor azul,o eixo transversal.

Figura 11: Curva fotométrica da luminária com lâmpada fluorescente tubular

3.2 Cálculo luminotécnico Os métodos de cálculo mais utilizados são o dos lumens, definido pela Comissão Internacional de Iluminação (CIE) e o ponto a ponto, que se baseia na Lei de Lambert.

O método dos lumens é de fácil aplicação, bastante difundido e muito utilizado para instalações comerciais, administrativas e industriais. Ele considera a quantidade total de fluxo luminoso necessária para cada ambiente, com base no tipo de atividade desenvolvida e é usado apenas para ambientes retangulares.

22

Figura 12: Curvas fotométricas da luminária com lâmpadas tubulares a LED com difusor (curva da esquerda), de alta potência (curva do centro) e LED COB (curva da esquerda).

O Manual de Iluminação – Procel\Agosto de 2011, na página 31, apresenta um exemplo de cálculo utilizando o método dos lumens.

O método ponto a ponto é mais utilizado quando as dimensões da fonte luminosa são muito pequenas em relação à distância do plano que deve ser iluminado; é normalmente utilizado para fontes pontuais.

Ambos os métodos são calculados de forma manual, porém, atualmente, existem diversos softwares específicos que fazem cálculos luminotécnicos mais complexos e com algoritmos que levam em consideração mais variáveis, com mais de um tipo de luminária, diferentes refletâncias das superfícies e ambientes não retangulares.

3.3 Orientações para a instalação de lâmpadas a LED As lâmpadas a LED, em geral, podem substituir as convencionais diretamente. Já estão disponíveis no mercado lâmpadas a LED com diversos tipos de soquete. A Figura 13 apresenta diversas lâmpadas a LED com soquetes variados.

Figura 13: Lâmpadas com diversos tipos de soquetes.

Atenção especial deve ser dada às lâmpadas tubulares, pois devido à ausência de normas que padronizem sua ligação, cada fabricante opta por um esquema de ligação diferente, como mostrado na Figura 14.

Figura 14: Diversos esquemas de ligação das lâmpadas tubulares a LED

Os esquemas de ligação com conexão elétrica nas duas extremidades oferecem maior risco de choque elétrico e um maior custo na fabricação da luminária.

O sistema com conexão elétrica numa das extremidades oferece como vantagens: menor risco de choque, facilidade da conexão elétrica, redução de custo e aproveitamento dos portalâmpadas existentes.

Os fabricantes ou importadores deverão fornecer o esquema de ligação de forma clara e didática nos sites, documentações, embalagens ou mesmo nas lâmpadas. Deverão também utilizar porta-lâmpada de qualidade, e as luminárias deverão indicar o lado onde o portalâmpada recebe energia.

23

3.4 Controle digital de sistemas de iluminação – Sistemas Dali (Digital Addressable Lighting Interface) O sistema Dali é um protocolo internacional de uso exclusivo para sistemas de iluminação, especificado pela norma IEC 60929 que independe dos fabricantes dos produtos de iluminação. É uma ferramenta de grande potencial para a redução do consumo de energia elétrica em sistemas de iluminação, fazendo uso de sensores de luz e de presença Dali em conjunto com uma interface inteligente para gerenciamento de equipamentos de iluminação.

Esse conjunto de dispositivos possibilita que a luz natural disponível no ambiente seja complementada pela luz artificial proveniente das luminárias equipadas com reatores eletrônicos com ajuste de nível de iluminação (dimmer) Dali, além de permitir o acionamento da iluminação apenas quando haja pessoas no ambiente.

Os sensores de luz Dali detectam o nível de iluminação, considerando a luz artificial e a natural. Assim, os grupos de luminárias podem ser controlados de acordo com sua posição no ambiente e a quantidade de luz disponível, permitindo que um nível de iluminação predefinido (de 500 lux, por exemplo) seja mantido. Os usuários ainda podem ajustar a iluminação a qualquer momento para um nível que satisfaça suas necessidades específicas.

Uma sub-rede Dali é tipicamente composta de 64 dispositivos de iluminação endereçáveis.

Cada sub-rede pode ser programada para ter 16 grupos de iluminação, definidos livremente, com 16 cenas (ou estados de operação) por dispositivo. Os reatores eletrônicos Dali podem ser controlados com um elevado grau de flexibilidade através de um sinal em dois fios, individualmente ou em grupos, e a iluminação é ligada e o seu nível de iluminação ajustado, através do sinal de controle Todas as alterações desejadas para os grupos e para as cenas são totalmente digitais, de forma que as instalações físicas permanecem inalteradas. Em instalações mais avançadas, dispositivos Dali também podem ser consultados para fornecer informações como o estado de potência da lâmpada e seu tempo de uso.

Uma sub-rede com 64 dispositivos Dali endereçáveis é, na prática, suficiente para soluções da iluminação de ambientes isolados, por exemplo: auditório, sala de reunião e pequeno grupo de salas de escritórios. No entanto, em instalações maiores, pode haver uma necessidade de integração de centenas ou mesmo milhares de dispositivos Dali. Nesse caso, diversos fabricantes oferecem os chamados Dali gateways que pode integrar várias sub-redes Dali. A Figura 15 apresenta alguns dos dispositivos que podem integrar um sistema Dali, e a Figura 16 apresenta exemplo de um sistema Dali com sub-redes.

Figura 15: Dispositivos que podem integrar um sistema Dali

24

Alguns exemplos de Dali gateways incluem: Ethernet (TCP/IP), BACNET, EIB/KNX e LON gateways. Este conjunto de redes oferece uma estrutura para o sistema central de monitoração da edificação, que permite integrar, por exemplo, controles de ar condicionado e iluminação.

Figura 16: Exemplos de sistemas Dali com sub-redes

3.5 Exemplo de projeto O exemplo apresentado a seguir refere-se à substituição de lâmpadas fluorescentes tubulares por lâmpadas a LED tubulares, mantendo as mesmas luminárias.

O local escolhido foi uma sala de reunião, localizada no Cepel, de dimensões 6,0 x 4,5m com pé direito de 2,35m e altura do plano de trabalho de 0,70m, onde estão instaladas seis luminárias de embutir, cada uma delas para duas lâmpadas tubulares de 1.200mm.

A Figura 17 a seguir apresenta duas fotografias das luminárias existentes.

Figura 17: Fotografias das luminárias existentes na sala de reunião do Cepel

Foram realizadas medições de potência elétrica e iluminância antes e após a troca das lâmpadas, com a finalidade de obter o ganho de energia e verificação da qualidade e intensidade da iluminação, com a troca das tecnologias das lâmpadas.

As características das lâmpadas antigas e atuais estão apresentadas a seguir. Os reatores existentes eram eletrônicos, do tipo 2 x 32 W: Lâmpadas tubulares fluorescentes • Fluxo luminoso: 2.600 lm 25

• Potência: 32 W Lâmpadas a LED tubulares • Fluxo luminoso: 2.100 lm • Potência: 21 W IRC>80 A redução do fluxo luminoso deve-se ao fato de que a parte que é irradiada pelas lâmpadas fluorescentes tubulares é perdida nas luminárias, devido à absorção, à reflexão e à transmissão da luz pelos materiais utilizados em sua confecção. O valor de redução usualmente utilizado é de 25% (baseado em dados de fabricante).

3.5.1 Medições realizadas Foram realizadas medições de Iluminância e potência elétrica do sistema artificial, antes e após a troca das lâmpadas.

A Figura 18 apresenta as fotografias das medições de iluminância e potência elétrica.

Figura 18: Fotografias das medições de iluminância e de potência elétrica

A Figura 19 apresenta duas fotos do ambiente, utilizando lâmpadas tubulares fluorescentes.

Figura 19: Fotos da sala de reunião utilizando lâmpadas tubulares fluorescentes

O cálculo da malha, para a medição da iluminância, foi realizado segundo os critérios usados em novos projetos luminotécnicos, apresentados no Anexo B (informativo), página 32, da norma ABNT NBR ISO/CIE 8995-1:2013.

A dimensão da malha foi calculada utilizando a equação abaixo: ρ=0,2 χ 5log10d onde: ρ é o tamanho da malha, expresso em metros (m); d é a maior dimensão da superfície de referência, expressa em metros (m).

26

O valor calculado de ρ, para a sala de reunião, onde a dimensão maior é de 6 m, foi 0,7m. Foram utilizadas duas malhas retangulares, uma para a superfície de trabalho (mesa de reunião), com dimensão de 0,6 x 0,3 m e outra, para o restante do ambiente, de 0,65 x 0,6 m.

A iluminância média foi obtida através da média aritmética dos pontos medidos, resultantes das subdivisões das superfícies.

A área referente ao entorno imediato considera as malhas adjacentes à superfície de trabalho (mesa de reunião).

A Figura 20 apresenta o desenho da malha calculada, indicando os locais onde foram realizadas as medições de iluminância e a superfície de trabalho.

Figura 20: Desenho da malha calculada e da superfície de trabalho

As medições de iluminância foram realizadas com o equipamento Illuminance Meter, T – 10 de fabricação Konica Minolta e as de potência com o wattímetro ET-4090 de fabricação Minipa.

A Figura 21 apresenta os equipamentos.

Illuminance Meter – T – 10

Wattímetro ET-4090

Figura 21: Equipamentos utilizados nas medições de grandezas elétricas e iluminância

Sistema de iluminação com lâmpadas fluorescentes tubulares A Figura 22 apresenta o desenho da malha com os valores obtidos, em lux, nas medições com o sistema de iluminação utilizando lâmpadas tubulares fluorescentes.

Os valores de uniformidade e de iluminâncias médias estão apresentados a seguir:

27

Figura 22: Valores obtidos na medição com o sistema utilizando lâmpadas fluorescentes tubulares

Superfície de trabalho: Iluminância média: 666 lux Uniformidade: 0,88

Entorno imediato: Iluminância média: 715 lux Uniformidade: 0,42

Ambiente de trabalho: Iluminância média: 666 lux Uniformidade: 0,46 Os valores médios obtidos para a superfície de trabalho e do entorno imediato estão em conformidade com os recomendados pela norma ABNT NBR ISO/CIE 8995-1:2013, que é de 500 lux e 300 lux, respectivamente.

Quanto à uniformidade, somente a superfície de trabalho está em conformidade com a norma, que deve ser ≥ 0,7. A uniformidade do entorno imediato está abaixo do valor recomendado pela norma, que deve ser ≥ 0,5.

A potência elétrica medida para este sistema foi de 380 W.

Escolha e aquisição das lâmpadas de LED As lâmpadas a LED utilizadas para substituir as fluorescentes foram especificadas com características semelhantes a das existentes, uma vez que o nível de iluminamento médio do ambiente estava em conformidade com a Norma, e com base na relação de lâmpadas a LED contempladas com o Selo Procel (atualizada em 25/05/2016).

A tabela dos equipamentos contemplados com o Selo Procel pode ser obtida no endereço http://www.procelinfo.com.br/main.asp?View=%7BB70B5A3C-19EF-499D-B7BCD6FF3BABE5FA%7D As características técnicas das lâmpadas a LED compradas estão descritas a seguir: • Ser contemplada com o Selo Procel • Fluxo luminoso: 2.100 lumens • Tensão de funcionamento: 127 V • TCC: 5.700 K 28

O tipo de conexão elétrica da lâmpada de LED não foi requisito para sua aquisição, uma vez que a troca de tecnologia implica a alteração da conexão elétrica, conforme citado no item 3.3.

A aquisição das lâmpadas, conforme a especificação acima, não foi simples. Essa dificuldade ocorreu pelo fato de os fabricantes estarem se adequando à Portaria 144, de 13 de março de 2015, do Inmetro, que institui a certificação compulsória para as lâmpadas de LED com dispositivo integrado à base.

Sistema de iluminação com lâmpadas a LED tubulares A Figura 23 apresenta o desenho da malha com os valores obtidos nas medições com o sistema de iluminação utilizando lâmpadas a LED tubulares.

Figura 23: Valores obtidos na medição com o sistema utilizando lâmpadas de LED tubulares

Os valores de uniformidade e de iluminâncias médias estão apresentados a seguir:

Superfície de trabalho: Iluminância média: 802 lux Uniformidade: 0,80

Entorno imediato: Iluminância média: 855 lux Uniformidade: 0,48

Ambiente de trabalho: Iluminância média: 782 lux Uniformidade: 0,49 Os valores obtidos para a superfície de trabalho e do entorno imediato estão em conformidade com os recomendados pela norma ABNT NBR ISO/CIE 8995-1:2013, que é de 500 lux e de 300 lux, respectivamente. Quanto à uniformidade, somente a superfície de trabalho está em conformidade com a norma, que deve ser ≥ 0,7. A uniformidade do entorno imediato apesar de estar abaixo do valor recomendado pela norma, que deve ser ≥ 0,5, apresenta um valor aceitável, 0,48.

A potência elétrica medida para este sistema foi de 260 W. A Figura 24 apresenta duas fotografias da sala de reunião após a instalação das lâmpadas a LED tubulares.

29

Figura 24: Fotos da sala de reunião após a instalação das lâmpadas de LED tubulares

3.5.2 Economia de energia Nesse item, não será calculado o ganho financeiro com a troca de tecnologia, uma vez que esse assunto será tratado em um item específico (item 3.6).

A Tabela 3 apresenta o percentual de economia de energia anual obtido com a troca de tecnologia no sistema de iluminação.

Tabela 3: Relação de eficiência mínima das lâmpadas a LED de bulbo

3.5.3 Conclusões Analisando os resultados, pode-se concluir: • A troca de tecnologia proporcionou uma redução de aproximadamente 40% no consumo de energia elétrica do sistema de iluminação.

• O custo de manutenção também será reduzido, uma vez que as lâmpadas a LED possuem vida útil bem superior, da ordem de cinco vezes.

• No caso específico desse exemplo, em relação à superfície de trabalho, houve uma melhoria no nível de iluminamento, da ordem de 20% e uma pequena melhoria na uniformidade, cerca de 7%.

• Este resultado não levou em consideração o tempo de vida das lâmpadas fluorescentes antes da troca.

3.6 Análise econômica A implementação de ações de eficiência energética deve ser precedida de estudos de 30

viabilidade econômica, que tem por finalidade avaliar o potencial de retorno do investimento e decidir, dentre as alternativas de investimento apresentadas, qual deve ir adiante e quais devem ser excluídas.

A seguir estão apresentados alguns dos métodos utilizados para a avaliação: • Tempo de Retorno do Investimento – TRI (“Payback”) • Valor Presente Líquido (VPL) • Taxa Interna de Retorno (TIR) O Tempo de Retorno de Investimento (TRI) é, dentre os métodos apresentados, o mais utilizado para realizar análise de viabilidade econômica, devido à sua simplicidade de aplicação.

Este método indica o momento no qual a economia resultante das ações de eficiência energética implementadas é igual ao valor investido. Desta forma, é possível saber quantos meses ou anos serão necessários para se recuperar o investimento.

O TRI pode ser calculado de forma simples ou descontado, em função de considerar ou não o custo financeiro.

O TRI simples é calculado, dividindo-se o valor investido (I) pelo benefício obtido com as ações de eficiência energética (B), mensal ou anual.

O TRI descontado possui, basicamente, o mesmo conceito do TRI simples, porém é considerado o valor do dinheiro, uma vez que traz a valor presente os valores futuros do fluxo de caixa, ou seja, leva-se em consideração uma taxa de juros.

Onde i é a taxa de juros (mensal ou anual).

No Valor Presente Líquido (VPL), todos os benefícios e custos em seus diversos instantes no tempo são trazidos para o presente (instante zero), e a alternativa que oferecer o maior valor presente líquido será, dentro deste critério, a mais atraente.

Para um fluxo de caixa, com séries uniformes de receitas e custos o valor presente líquido é:

Onde: B = benefício uniforme (anual ou mensal) C = custo uniforme (anual ou uniforme) I = investimento FVP = fator de valor presente A Taxa Interna de Retorno (TIR) é a taxa de desconto que torna nulo o valor presente líquido do projeto dentro de um período de tempo estipulado. Não é possível calcular este valor algebricamente; a maneira mais fácil de obtê-lo consiste em calcular valores de VPL para taxas crescentes de juros “i”, através de uma planilha eletrônica, e verificar qual o valor desta taxa que zera o VPL do projeto.

31

A seguir, é apresentado um estudo de viabilidade econômica utilizando o TRI descontado, analisando a troca de lâmpadas fluorescentes tubulares por tubulares de LED, utilizando uma planilha do Software Excel da Microsoft.

O ambiente analisado e os equipamentos de iluminação apresentam as seguintes características: • O nível de iluminância mantida está de acordo com a utilização do ambiente, conforme recomendação da norma ABNT NBR ISO/CIE 8995-1:2013, seção 5.

• O tempo de uso dos equipamentos do sistema de iluminação é de 3.500 horas por ano.

• Rendimento das luminárias: 75% (valor usual baseado em catálogos de fabricantes).

A seguir estão apresentados os procedimentos para o cálculo do tempo de Retorno do Investimento descontado (TRId).

32

4 Recomendações e tabela Neste tópico, estão relacionadas algumas recomendações e Tabelas para a realização da troca de tecnologia de um sistema de iluminação.

4.1 Tabelas As tabelas apresentam a equivalência entre os modelos tradicionais de lâmpadas mais utilizadas em sistemas de iluminação de interiores (incandescentes, fluorescentes compactas e tubulares) e os modelos de lâmpadas a LED. De acordo com as informações, que constam nas tabelas, é possível verificar a evolução da tecnologia de fabricação das lâmpadas, que permitiu a redução da potência das lâmpadas e a manutenção do fluxo luminoso.

A troca das lâmpadas incandescentes por fluorescentes compactas e fluorescentes tubulares de diâmetros maiores por menores eram realizadas com a ajuda de uma tabela que relacionava as potências. Atualmente, com a introdução das lâmpadas a LED no mercado, esse conceito mudou.

Hoje, a substituição de lâmpadas incandescentes, fluorescentes compactas ou fluorescentes tubulares por lâmpadas a LED deve ser realizada utilizando o fluxo luminoso (lumens) como referência. Essa mudança é consequência de a tecnologia de fabricação de lâmpadas a LED ainda estar em evolução.

Na Tabela 4 é apresentada a equivalência entre as lâmpadas de base E 27. Os valores de potência das lâmpadas incandescentes e fluorescentes compactas e fluxo luminoso das lâmpadas a LED, indicados, foram extraídos da Tabela 10 da Portaria 389, de 25 de agosto de 2014, do Inmetro e, os valores de potência das lâmpadas de LED da tabela do Selo Procel, de 20/06/2016.

Tabela 4: Equivalência entre os modelos de base E 27

Na Tabela 5 é apresentada a equivalência entre as lâmpadas tubulares. Os valores dos fluxos luminosos das lâmpadas a LED, indicados, foram extraídos da Tabela 11, da Portaria 389, de 25 de agosto de 2014, do Inmetro e, os valores de potência das lâmpadas de LED, da tabela do Selo Procel, de 20/06/2016.

33

Tabela 5: Equivalência entre os modelos tubulares

4.2 Recomendações Nesta seção, estão relacionadas recomendações para a realização da troca de lâmpadas de diversas tecnologias por lâmpadas a LED tubulares: • Verificar se a potência elétrica medida está compatível com o quantitativo e potência dos equipamentos em funcionamento nos sistemas de iluminação. Caso haja divergência, deve-se verificar se as especificações estão corretas e, nas situações de lâmpadas fluorescentes tubulares, se os reatores estão compatíveis com as potências das lâmpadas.

• Contabilizar a quantidade de lâmpadas e/ou reatores que não estejam em funcionamento.

Essa informação é importante e deve ser inserida no cálculo do consumo de energia do sistema existente.

• Verificar o modelo do reator utilizado (reator eletrônico ou eletromagnético) para calcular o consumo de energia do sistema de iluminação.

• Fazer uma planilha com a especificação dos equipamentos (lâmpadas, reatores e tipos de luminárias) por ambiente.

• Especificar lâmpadas a LED pelo fluxo luminoso e com selo Procel, utilizando sempre a de menor potência, com o mesmo fluxo luminoso.

• Verificar se as instalações elétricas dos circuitos que alimentam os sistemas de iluminação estão compatíveis com as normas. Caso estejam em desacordo, deverão ser realizadas correções.

• Verificar se os níveis de iluminamento estão em conformidade com a norma em vigor.

Caso haja divergência, o sistema de iluminação deverá ser recalculado.

• Procurar, sempre que possível, utilizar a iluminação natural, com a finalidade de reduzir o investimento em equipamentos e consumo de energia.

• Observar o tipo da instalação da lâmpada a LED. • Guardar documentação referente à instalação para trocas futuras.

• Orientar a equipe de manutenção quanto à instalação e materiais a serem utilizados é muito importante para que o sistema mantenha o nível de iluminação necessário.

• Embora o Inmetro, no documento “Lâmpada LED”, informe que as lâmpadas a LED podem ser descartadas em lixo comum, é aconselhável que se procure postos de recolhimento de lâmpadas para a destinação correta do material.

• Atentar no momento das medições para a presença de luz natural no ambiente, pois não será constante durante todo o dia e irá variar ao longo do ano.

34

ANEXO I GLOSSÁRIO

35

1 Glossário 1.1 Conceitos e definições referentes à energia elétrica 1.1.1 Potência Quantidade de energia elétrica solicitada na unidade de tempo. A potência vem escrita nos manuais dos aparelhos, sendo expressa em watts (W) ou quilowatts (kW), que corresponde a 1000 watts.

1.1.2 Energia Elétrica É o produto da potência elétrica pelo intervalo de tempo de utilização de um equipamento ou de funcionamento de uma instalação (residencial, comercial ou industrial).

1.1.3 Consumo de energia elétrica Quantidade de potência elétrica (kW) consumida em um intervalo de tempo, expresso em quilowatt-hora (kW/h) ou em pacotes de 1000 unidades (MW/h). No caso de um equipamento elétrico, o valor é obtido através do produto da potência do equipamento pelo seu período de utilização e, em uma instalação residencial, comercial ou industrial, através da soma do produto da demanda medida pelo período de integração.

1.1.4 Eficiência energética É o melhor desempenho no consumo de energia, no processo de conversão de energia primária em energia útil (trabalho), para qualquer tipo de energia (elétrica, mecânica ou térmica), sem abdicar do conforto e/ou nível de produção.

1.2 Conceitos e definições referentes aos tipos de iluminação 1.2.1 Iluminação natural É uma luz de espectro total, proveniente do sol, e dentre as fontes existentes é a que apresenta resposta visual humana com a melhor reprodução de cores. Contribui de forma significativa para a redução do consumo de energia elétrica, a melhoria do conforto visual e o bem-estar dos ocupantes da edificação.

Um sistema de iluminação natural eficiente deve possuir uma proteção adequada contra a incidência da radiação solar direta. Nessas condições, o uso da luz natural pode permitir uma redução significativa no consumo de energia elétrica com iluminação, com efeitos positivos sobre o consumo dos sistemas de condicionamento ambiental.

Os sistemas de iluminação natural podem ser subdivididos em iluminação lateral (aberturas localizadas nas fachadas de uma edificação) e iluminação zenital (aberturas localizadas na cobertura de uma edificação que permitem a entrada da luz natural), cada qual atendendo às necessidades específicas dos seus usuários. A opção entre um ou outro ou mesmo a combinação dos dois é feita em razão das características do edifício como forma, orientação das fachadas, disposição dos ambientes internos e do tipo de tarefa visual a ser desenvolvido.

36

1.2.2 Iluminação Artificial É toda e qualquer fonte de luz produzida pelo homem e tem por objetivo completar ou substituir a iluminação natural. Atualmente, o fluxo luminoso é obtido através da lâmpada elétrica, que pode ser classificada em: • Lâmpada incandescente O fluxo luminoso é gerado pelo aquecimento do filamento de tungstênio, devido à passagem da corrente elétrica.

• Lâmpada de descarga O fluxo luminoso é gerado direta ou indiretamente pela passagem da corrente elétrica através de um gás, mistura de gases ou vapores.

• Diodo emissor de luz – LED O fluxo luminoso é gerado pela passagem da corrente elétrica por um diodo semicondutor.

Mais detalhes acerca de sistemas de iluminação artificial podem ser vistos no informativo “Características de Sistemas de Iluminação Artificial”, elaborado pelo Centro de Aplicação de Tecnologias Eficientes – Cate, Cepel.

1.2.3 Iluminação de exteriores É toda iluminação da área externa a uma edificação, tais como: pátios, estacionamentos, jardins, ruas, praças, monumentos, túneis etc.

1.2.4 Iluminação de interiores É toda iluminação da área interna de uma edificação comercial, industrial, residencial, hospitalar etc.

1.3 Conceitos e definições de termos utilizados em projetos luminotécnicos 1.3.1 Fluxo Luminoso O conceito de fluxo luminoso é de grande importância para os estudos de iluminação. Ele representa uma potência luminosa emitida ou observada, ou, ainda, representa a energia emitida ou refletida, por segundo, em todas as direções, sob a forma de luz.

Sua unidade é o lúmen (lm).

1.3.2 Iluminância Por definição, pode-se dizer que iluminância é o fluxo luminoso (lúmen) incidente numa superfície por unidade de área (m2).

Sua unidade é o lux. Um lux corresponde à iluminância de uma superfície plana de 1 metro quadrado de área, sobre a qual incide perpendicularmente um fluxo luminoso de um lúmen.

37

1.3.3 Temperatura de Cor ou Temperatura de Cor Correlata (TCC) É a grandeza que expressa a aparência de cor da luz, sendo sua unidade o kelvin (K). Quanto mais alta a temperatura de cor, mais branca é a luz. A “luz quente” é a que tem aparência amarelada e temperatura de cor baixa: 3000 K ou menos. A “luz fria”, ao contrário, tem aparência azul-violeta, com temperatura de cor elevada: 6000 K ou mais. A “luz branca natural” é aquela emitida pelo sol em céu aberto ao meio-dia, cuja temperatura de cor é 5800 K.

1.3.4 Índice de Reprodução de Cor (Ra) O Índice de Reprodução de Cor (IRC ou CRI ou Ra) é uma métrica que considera a análise da fidelidade, em relação a uma fonte representativa de luz natural, de apenas oito cores (R1 a R8, em tons pasteis), de um total de catorze padrões de cores (R1 a R14) selecionados no sistema Munsell.

Para lâmpadas a LED, o valor do R9 é um dado crítico e importante, pois este índice se refere à reprodução do vermelho intenso. Uma boa lâmpada a LED deverá ter o valor do R9 positivo e quanto mais alto, melhor.

A luz artificial, como regra, deve permitir ao olho humano perceber as cores corretamente ou o mais próximo possível da luz natural do dia (luz do sol). Lâmpadas com índice de 100% apresentam as cores com total fidelidade e precisão. Quanto mais baixo o índice, mais deficiente é a reprodução de cores. Os índices variam conforme a natureza da luz e são indicados de acordo com o uso de cada ambiente. É importante lembrar que o índice de reprodução de cor não pode ser confundido com Temperatura de Cor ou Temperatura de Cor Correlata (TCC), pois a capacidade de as lâmpadas reproduzirem bem as cores (Ra) independe de sua temperatura de cor (K). Existem tipos de lâmpadas com temperaturas de cor diferentes e o mesmo Ra.

38

1.3.5 Eficácia Luminosa de uma fonte (η,ηV) Eficácia luminosa de uma fonte de luz é o quociente entre o fluxo luminoso emitido em lumens, pela potência consumida em watts. Em outras palavras, esta grandeza retrata a quantidade de “luz” que uma fonte luminosa pode produzir a partir da potência elétrica de 1 watt. Quanto maior o valor da eficiência luminosa de uma determinada lâmpada, maior será a quantidade de luz produzida com o mesmo consumo. No conjunto das lâmpadas comercialmente disponíveis no mercado nacional, pode-se classificá-las de acordo com sua eficiência luminosa.

A eficácia luminosa é expressa em lm/W.

1.3.6 Vida Útil e Vida Mediana Vida Útil Número de horas decorrido quando se atinge 30% de redução na quantidade de luz inicial, no conjunto de lâmpadas ensaiadas.

Para a tecnologia LED, esse dado é chamado de L70.

Vida Mediana Número de horas decorrido quando ainda 50% das lâmpadas ensaiadas permanecem acessas.

O gráfico abaixo apresenta o tempo de vida útil de cada uma das tecnologias de lâmpadas.

1.4 Conceitos e definições de termos utilizados para a especificação de luminárias 1.4.1 Luminárias As luminárias são dispositivos que distribuem, filtram ou transformam a luz emitida por uma ou mais lâmpadas e que compreende, com exceção das lâmpadas, todas as partes necessárias para sustentar, fixar e proteger as lâmpadas e quando necessário, circuitos auxiliares, bem como os meios para ligá-las à rede de alimentação.

De acordo com o fluxo luminoso emitido, as luminárias são classificadas em seis grupos: direta, direta-indireta, semidireta, semi-indireta, difusa e indireta. Na figura abaixo estão apresentados os seis grupos.

39

As mais eficientes são aquelas com refletor em alumínio anodizado, de alta pureza, com facho luminoso convergindo para o plano de trabalho. A opção pelo uso desta tecnologia aumenta a eficiência energética do sistema de iluminação.

A seguir são apresentados alguns modelos de luminárias que fazem uso de lâmpadas tubulares (convencional ou a LED).

Luminária com refletor em alumínio

Luminária sem refletor

Luminária com refletor em chapa pintada

Luminárias a LED Diferentemente das luminárias com lâmpadas fluorescentes que precisam do reator (eletrônico ou eletromagnético) para o acionamento, as luminárias a LED precisam do drive (dispositivo eletrônico que retifica a tensão e a reduz para a tensão de operação do LED) para o seu acionamento.

1.4.2 Difusores Difusores são dispositivos que permitem o controle da luz, de maneira a reduzir a luminosidade e a possibilidade de ofuscamento, podendo ser de plástico branco, acrílico, policarbonato, vidro serigrafado ou jateado. A seguir são apresentados alguns tipos de difusores.

Luminária com difusor prismático em acrílico cristal

40

Luminária com difusor branco

Luminária com difusor de alumínio

1.4.3 Curva de Distribuição Luminosa (CDL) É a representação da Intensidade Luminosa da fonte de luz em todos os ângulos em que ela é direcionada num plano. A distribuição espacial da intensidade luminosa de uma lâmpada refletora ou de uma luminária é definida como a distribuição luminosa na superfície. Conhecida como curva de distribuição luminosa é apresentada em coordenadas polares (cd ou cd/1000 lm) para diferentes planos. São estas curvas que indicam se a lâmpada ou luminária tem uma distribuição de luz concentrada, difusa, simétrica, assimétrica, etc.

Para a uniformização dos valores das curvas, geralmente os valores informados na CDL são referidos a 1000 lm. Nesse caso, para se obter a intensidade luminosa para um determinado plano é necessário multiplicar o valor encontrado na CDL pelo fluxo luminoso da lâmpada em questão e dividir o resultado por 1000 lm.

Curva de Distribuição de Intensidades Luminosas no plano transversal e longitudinal para uma lâmpada fluorescente isolada (A) ou associada a uma luminária(B).

1.4.4 Rendimento óptico da Luminária Geralmente a lâmpada é instalada dentro de uma luminária, portanto o fluxo luminoso final apresentado é menor do que o irradiado pela lâmpada, devido à absorção, à reflexão e à transmissão da luz pelos materiais utilizados em sua confecção. O fluxo luminoso emitido é avaliado através do rendimento da luminária. Isto é, o fluxo luminoso da luminária em serviço dividido pelo fluxo luminoso da(s) lâmpada(s).

Esse conceito não se aplica a luminárias LED, pois, nesses equipamentos, lâmpada e luminária são uma peça única.

1.4.5 Fator de Utilização da Luminária (Fu) É o percentual do fluxo luminoso emitido pela luminária e que efetivamente incide no plano de trabalho.

1.4.6 Ofuscamento É o efeito de uma luz intensa no campo de visão do olho humano. Pode provocar sensação de desconforto e prejudicar o desempenho das atividades realizadas no local. Duas formas de ofuscamento podem gerar incômodos: Ofuscamento direto, através de luz direcionada ao campo visual.

Ofuscamento reflexivo, através da reflexão da luz no plano de trabalho, direcionando-a para o campo visual.

41

1.5 Conceitos básicos relacionados às lâmpadas 1.5.1 Lâmpadas Incandescentes Esta tecnologia é composta pelas lâmpadas incandescentes comuns e pelas lâmpadas incandescentes halógenas.

• Lâmpada incandescente comum É um tipo de lâmpada composta por uma ampola de vidro fino preenchido com um gás inerte, em geral o argônio, e um fino filamento de tungstênio que, ao ser percorrido por uma corrente elétrica, é aquecido até a incandescência. O processo de produção de luz envolve a geração de muito calor, com o filamento operando a temperaturas elevadíssimas, podendo chegar a 3000°C. Outra desvantagem das lâmpadas incandescentes é sua baixa durabilidade. Sua principal vantagem é o seu alto Índice de Reprodução de Cor (IRC) de 100, ou seja, a lâmpada incandescente é a que mais se aproxima da luz natural do sol, o que é difícil de ser alcançado por outras tecnologias. Outra vantagem é o seu baixo custo de produção. É a tecnologia de menor eficiência energética, da ordem de 13 lm/W.

Lâmpada incadescente comum

• Lâmpada halógena É uma lâmpada incandescente cujo filamento se encontra no interior de um tubo de quartzo contendo substâncias denominadas halógenas, tais como o bromo e o iodo. Quando a lâmpada é ligada, essas substâncias evaporam com o calor gerado no filamento e se combinam com partículas de tungstênio que são ejetadas deste. Quando a lâmpada é desligada, as partículas aderidas às moléculas dessas substâncias halogenóidesprecipitam-se sobre o filamento, propiciando um efeito de regeneração. Tal efeito faz com que esse tipo de lâmpada tenha uma durabilidade até duas vezes maior do que as tradicionais lâmpadas incandescentes, além de permitir uma ótima manutenção do fluxo luminoso, uma vez que o efeito de enegrecimento é minimizado.

Os modelos de lâmpadas halógenas são: compacta, palito, dicróica (halógena compacta com refletor dicróico) e Par (halógena compacta com refletor parabólico) e são apresentados a seguir.

A lâmpada halógena possui eficiência luminosa da ordem de 25 lm/W.

Halógena compacta

Halógena palito

Halógena dicróica

Halógena par

1.5.2 Lâmpadas Fluorescentes Estas lâmpadas são a clássica forma para uma iluminação econômica. A descarga elétrica em seu interior emite quase que totalmente radiação ultravioleta (invisível ao olho humano), gerada pelo vapor de mercúrio, que, por sua vez, será convertida em luz visível pelo pó fluorescente que reveste a superfície interna do bulbo. É da composição deste pó fluorescente que resultam o 42

Índice de Reprodução de Cor (Ra), a Eficiência Luminosa e as diversas tonalidades da luz emitida ou Temperaturas de Cor Correlata (TCC).

Quanto ao diâmetro, que é expresso em oitavas de polegadas, as versões tradicionais das lâmpadas fluorescentes tubulares são produzidas em T12 (tubular com diâmetro de doze oitavas de polegadas, ou 38 mm) e T10 (33 mm), ambas ineficientes (possuem eficiência luminosa na faixa de 55 a 75 lm/W).

A grande revolução das lâmpadas fluorescentes ao longo dos anos é decorrente das melhorias das composições do pó fluorescente e a consequente redução do diâmetro da lâmpada. Nas versões mais eficientes e modernas, com pó fluorescente trifósforo, são produzidas lâmpadas fluorescentes de diâmetros com tecnologia T8 (26 mm), T5 (16 mm) e T2 (< 7 mm). Para as tecnologias T8 (com potências de 16 W e 32 W) e T5 (com potências de 14 W e 28 W), além das lâmpadas no formato tubular padrão, são produzidas lâmpadas fluorescentes tubulares no formato circular, com potências de 22 W, 28 W, 55 W, dentre outras. A eficiência luminosa está na faixa de 70 a 125 lm/W. A seguir são apresentados alguns modelos:

Lâmpada fluorescente circular

Lâmpada fluorescente tubular

1.5.3 Lâmpadas Fluorescentes Compactas As Lâmpadas Fluorescentes Compactas são classificadas em dois grupos distintos: fluorescentes compactas integradas (com reator) e lâmpadas fluorescentes compactas não integradas.

• Fluorescentes compactas integradas As lâmpadas fluorescentes compactas integradas são ideais para a substituição das lâmpadas incandescentes, pela sua praticidade, uma vez que o equipamento auxiliar (reator) já vem incorporado na lâmpada, o que permite a troca e o manuseio da lâmpada de maneira fácil e segura. No mercado existem três tipos de configuração, mostradas a seguir: bulbo, espiral e formato em “U” que pode ser duplo ou triplo.

Bulbo

Espiral

Formato “U”

• Fluorescentes compactas não integradas As lâmpadas fluorescentes compactas não integradas são recomendadas para áreas comerciais, onde a iluminação fica ligada por períodos longos. A vantagem em relação às integradas é que assim que a lâmpada necessitar ser trocada, apenas é substituída a lâmpada.

O reator permanece em operação por longo tempo, o que torna o sistema mais econômico. A eficiência luminosa está na faixa de 50 a 85 lm/W. A seguir são apresentados modelos existentes no mercado com dois e quatro pinos.

43

4 pinos em linha

4 pinos

2 pinos

1.5.4 Lâmpadas de Vapor de Mercúrio Nas lâmpadas de vapor de mercúrio, a luz é produzida pela combinação de excitação e fluorescência. A descarga de mercúrio no tubo de arco produz uma energia visível na região do azul e do ultravioleta. O fósforo, que reveste o bulbo, converte o ultravioleta em luz visível na região do vermelho. O resultado é uma luz de razoável Índice de Reprodução de Cor (Ra) (40-59) e eficiência luminosa de 45 a 55 lm/W.

Lâmpada de vapor de mercúrio

1.5.5 Lâmpadas de Luz Mista As lâmpadas de luz mista, como o próprio nome diz, são uma combinação de uma lâmpada vapor de mercúrio com uma lâmpada incandescente, ou seja, um tubo de descarga de mercúrio ligado em série com um filamento incandescente. O filamento controla a corrente no tubo de arco e ao mesmo tempo contribui para a produção de 20% do total do fluxo luminoso. A combinação da radiação do mercúrio com a radiação do fósforo e a radiação do filamento incandescente produz uma agradável luz branca, com eficiência luminosa de 20 a 35 lm/W.

Lâmpada de luz mista

1.5.6 Lâmpadas de Vapor Metálico (VM) A lâmpada vapor metálico, além de ter uma excelente reprodução de cores, é atualmente a fonte de luz branca de maior eficiência disponível no mercado, para locais onde exija demanda de alto fluxo luminoso. A luz é produzida pela excitação de átomos de aditivos metálicos em um tubo de arco de quartzo. Devido à excelente qualidade de luz produzida pelas lâmpadas de vapores metálicos, novos modelos de baixa potência foram desenvolvidos para utilização em interiores. Atualmente as lâmpadas vapor metálico estão disponíveis nos modelos: duplo contato, bipino, refletora, tubular e ovoide. A eficiência luminosa está na faixa de 75 a 90 lm/W.

Duplo contato

44

Bipino

Refletora

Tubular

Ovóide

1.5.7 Lâmpadas de Vapor de Sódio em Alta Pressão (VSAP) A lâmpada vapor de sódio em alta pressão é a mais eficiente do grupo de lâmpadas de alta intensidade de descarga. A luz é produzida pela excitação de átomos de sódio aliados a um complexo processo de absorção e reirradiação em diferentes comprimentos de onda. Este tipo de lâmpada apresenta-se nas versões elipsoidais e tubulares, e é indicada para iluminação de locais onde a reprodução de cor não é um fator importante. Amplamente utilizada na iluminação externa, em avenidas, estradas, viadutos, complexos viários etc., tem seu uso estendido para áreas industriais, siderúrgicas e ainda para locais específicos como aeroportos, estaleiros, portos, ferrovias, pátios e estacionamentos. Sua eficiência luminosa é de 80 a 140 lm/W.

Lâmpada vapor de sódio ovóide

Lâmpada vapor de sódio tubular

1.5.8 Light Emitting Diode – LED O LED – Light Emitting Diode (diodo emissor de luz) é um semicondutor (diodo) que emite luz ao ser percorrido por uma corrente elétrica, convertendo a energia elétrica em radiação eletromagnética visível, ou seja, em luz.

A quantidade de luz gerada é quase proporcional à quantidade de corrente que atravessa o diodo. Para fins de iluminação, utilizam-se sempre fontes de alimentação controladas por corrente: corrente constante ou tensão constante.

A seguir são apresentados alguns modelos de lâmpadas e luminárias a LED.

Lâmpada a LED com bulbo ovolóide

Luminária a LED para interiores

45

Lâmpada a LED dicróica

Luminária a LED para Iluminação pública

Lâmpada a LED tubular

Refletor a LED

ANEXO II normas tĂŠcnicas brasileiras para projetos tĂŠcnicos

46

Na elaboração de um projeto de iluminação de interiores devem ser aplicadas as normas descritas a seguir: • ABNT NBR ISO/CIE 8995-1 – Iluminação de Ambientes de Trabalho\Parte 1: Interior; Abril 2013.

A norma NBR ISO/CIE 8995-1 2013 cancela e substitui a ABNT NBR 5413 - Iluminância de Interiores: 1992 e a ABNT NBR 5382 - Verificação de Iluminância de Interiores:1985. Ela é uma adoção idêntica, em conteúdo técnico, estrutura e redação, à ISO/CIE 8995-1:2002 e Cor 1:2005, que foi elaborada conjuntamente pelo CIE-TC 3-21 e ISO/TC 159, Technical Committee Ergonomics, Subcommittee SC 5, Ergonomics of Phisical Environment, conforme ISO/IEC Guide 21-1:2005.

Nessa Norma foi levada em consideração não somente a iluminância, tal como na Norma NBR 5413 - Iluminância de Interiores, mas também o limite de desconforto por ofuscamento (UGRL) e o índice de reprodução de cor (Ra) mínimo da fonte para especificar os vários locais de trabalho e tipos de tarefas. Os valores recomendados foram considerados, a fim de representar um balanço razoável, respeitando os requisitos de segurança, saúde e um desempenho eficiente do trabalho. Os valores podem ser atingidos com a utilização de soluções energeticamente eficientes.

• ABNT NBR 10898 – iluminação de Emergência: Abril 2013.

A ABNT NBR 10898 foi elaborada no Comitê Brasileiro de Segurança contra Incêndio (ABNT/ CB-24), pela Comissão de Estudo de Sistema de Iluminação de Emergência (CE-24:204.01).

Na edição atual, que cancela e substitui a edição anterior (ABNT NBR 10898:1999), a qual foi tecnicamente revisada, são fixadas as características mínimas exigíveis para as funções a que se destina o sistema de iluminação de emergência a ser instalado em edificações, ou em outras áreas fechadas sem iluminação natural.

• ABNT NBR 15215 – Iluminação Natural – 2005.

Essa norma foi elaborada no Comitê Brasileiro de Construção Civil (ABNT/CB-02), pela Comissão de Estudo de Iluminação Natural de Edificações e, subdivide-se em quatro partes, a saber: • ABNT NBR 15215-1: Conceitos Básicos e Definições • ABNT NBR 15215-2: Procedimentos de Cálculo para Estimativa da Disponibilidade de Luz Natural Essa parte da norma estabelece procedimentos estimativos de cálculo da disponibilidade da luz natural em planos horizontais e verticais externos, para condições de céu claro, encoberto e parcialmente encoberto ou intermediário.

• ABNT NBR 15215-3: Procedimentos de Cálculo Para a Determinação da Luz Natural em Ambientes Internos Essa parte da norma descreve um procedimento de cálculo para a determinação da quantidade de luz natural incidente em um ponto interno num plano horizontal, através de aberturas na edificação.

• ABNT NBR 15215-4: Verificação. Experimental das Condições de Iluminação Interna de Edificações Essa parte da norma prescreve os métodos para a verificação experimental das condições de iluminância e luminância de ambientes internos.

47

• ABNT NBR 5410:2004: Instalações elétricas de baixa tensão I – Proteção e segurança Esta norma estabelece as condições a que devem satisfazer as instalações elétricas de baixa tensão a fim de garantir a segurança de pessoas e animais, o funcionamento adequado da instalação e conservação dos bens.

48

49

1 Tecnologia LED na iluminação de exteriores A iluminação de áreas externa tem por objetivo criar um ambiente noturno seguro para os cidadãos e para o patrimônio público e privado, valorizando a arquitetura e a paisagem das cidades e evitando o desperdício energético com poluição luminosa.

1.1 Modelos de luminárias de LED para iluminação pública e de exteriores Luminárias são dispositivos que produzem, controlam e distribuem a luz. Uma luminária completa possui os seguintes componentes: uma ou mais lâmpadas, dispositivo óptico para a distribuição de luz, receptáculos para posicionar, proteger e energizar as lâmpadas e componentes mecânicos para suportar e fixar a luminária. No caso das luminárias de LED, não existem lâmpadas e, sim, módulos de LED integrados à carcaça da luminária formando uma peça única. Seu desempenho vai depender do gerenciamento térmico, elétrico e mecânico do projeto da luminária, conforme Figura 1.

Figura 1: Componentes de uma luminária de LED

50

As principais luminárias utilizadas em iluminação de exteriores são:

1.1.1 Refletores Esses tipos de luminárias são usados geralmente na parte externa das edificações e em aplicações especiais como em quadras de esportes que necessitam direcionar o fluxo luminoso para o ambiente desejado.

Figura 2: Exemplos de refletores [5]

1.1.2 Luminárias públicas Luminárias destinadas à iluminação de vias públicas.

Figura 3: Exemplo de luminária pública

1.1.3 Pathway Luminárias utilizadas para a iluminação de jardins e orientação para a passagem de pedestres.

Figura 4: Exemplos de Pathway [5]

1.1.4 Decorativas Luminárias utilizadas para realçar a arquitetura, passagens, arborização etc.

Figura 5: Exemplo de luminária decorativa [5] 51

1.1.5 Luminárias para estacionamentos ou garagem Luminárias projetadas para a iluminação de estacionamentos e garagem. Em geral, são classificadas de acordo com o controle de intensidade luminosa no espaço acima dos cones de 80º e 90º de cut-off ou semi cut-off (no item 1.14 do Anexo III, estão descritas as quatro categorias do controle de distribuição de intensidade luminosa).

Figura 6: Exemplos de luminárias para estacionamento ou garagem [5]

1.1.6 Luminária de emergência ou segurança Luminárias projetadas para ajudar na visualização, fornecendo iluminação suficiente para a vigilância do local, por pessoas ou câmera.

Figura 7: Exemplos de luminárias de emergência ou segurança [5]

Já estão disponíveis modelos de luminárias de LED no mercado para todos os tipos descritos anteriormente. Alguns modelos estão apresentados na Figura 8.

Figura 8: Modelos de luminárias de LED

52

2 Normas técnicas e procedimentos de ensaios utilizados em luminárias de LED e em sistemas de iluminação pública As principais normas utilizadas para luminárias de exteriores de LED estão descritas a seguir: • ABNT IEC/TS62504: 2013 - Termos e definições para LEDs e os módulos de LED de iluminação geral • NBRIEC62031: 2013 - Módulos de LED para iluminação em geral - Especificações de segurança • NBR16026: 2012 – Dispositivo de controle eletrônico C.C. ou C.A. para módulos de LED — Requisitos de desempenho • NBRIEC62722-2-1: 2016 - Desempenho de luminárias - parte 2-1: Requisitos particulares para luminárias LED • NBR 10898: 2013 - Sistema de iluminação de emergência • NBR 5181: 2013 - Sistemas de iluminação de túneis - requisitos • NBR 5101: 2012 – Iluminação pública — procedimento • NBR 15129: 2012 - Luminárias para iluminação pública — Requisitos particulares • NBR IEC 60598-1: 2010 - Luminárias - parte 1: Requisitos gerais e ensaios • ABNT NBR 5123:2016 – Relé fotoelétrico e tomada para iluminação – Especificação e método de ensaio • ABNT NBR 5461:1991 – Iluminação • ABNT NBR 13593:2011 – Reator e ignitor para lâmpada a vapor de sódio a alta pressão – Especificações e ensaios • ABNT NBR 14744:2001 – Poste de aço para a iluminação • ABNT NBR IEC 60529: 2011 – Graus de proteção para invólucros de equipamentos elétricos (código IP) • ABNT NBR NM 247-1:2002 – Cabos isolados com policloreto de vinila (PVC) para tensões nominais até 450/750V, inclusive – Parte 1: Requisitos Gerais (IEC 60227-1, MOD) • Lei nº 9503 de 23 de setembro de 1997 – Código de Trânsito Brasileiro Além das normas citadas, existem dois procedimentos de ensaios publicados pela IESNA (Illuminating Engineering Society North America). São eles: • IES LM-79 - Approved method: electrical and photometric measurements of solid-state lighting products • IES LM-80 - Measuring lumen maintenance of LED light sources

53

3 Orientações para especificação de luminárias de exteriores de LED Além dos requisitos fotométricos e elétricos do projeto, recomenda-se atenção para outros aspectos na especificação das luminárias, tais como os materiais utilizados na sua construção e as condições de uso, verificando a temperatura contínua de serviço, radiações UV e visíveis, impactos mecânicos, estáticos e dinâmicos ou atmosferas oxidantes.

Outra recomendação importante é sobre a fotometria das luminárias. Deve-se observar o sistema atual, de forma a escolher uma luminária adequada ao objetivo da iluminação do ambiente.

Quanto às regulamentações, as luminárias de LED deverão estar em conformidade com os critérios mínimos de aceitação dos programas elaborados pela Eletrobras (Selo Procel) e pelo Inmetro (PBE).

3.1

Regulamento específico do Inmetro

O Inmetro publicou, em 15 de fevereiro de 2017, a Portaria nº 20, que estabelece os requisitos, de cumprimento obrigatório, referentes ao desempenho e à segurança das luminárias destinadas à iluminação pública viária com lâmpadas de descarga até 600 W e com tecnologia LED. Dentre os requisitos de desempenho estão: • Características fotométricas; • Classificação das distribuições de intensidade luminosa; • Medições fotométricas (eficiência energética, controle de distribuição luminosa, índice de uniformidade da via e calçada); • Características térmicas e durabilidade (ensaios de durabilidade, ensaio térmico e resistência à radiação ultravioleta).

Dentre os requisitos de segurança estão: • Marcação e instruções.

• Condições específicas.

• Grau de proteção.

• Condições de operação.

• Corrente de fuga.

• Proteção contra choque elétrico.

• Características mecânicas.

• Dispositivos de proteção contra surtos de tensão (DPS).

• Materiais (porta-lâmpada, fiação interna e externa e tomada para relé fotoelétrico).

• Características elétricas (acréscimo de tensão nos terminais da lâmpada, rigidez dielétrica, resistência de isolamento e interferência eletromagnética e radiofrequência).

3.2

Critérios para a concessão do selo Procel

Atualmente, a Eletrobras está elaborando a especificação técnica com os critérios mínimos para a concessão do Selo Procel de Economia de Energia para as luminárias públicas viárias de LED. Dentre os itens a serem verificados deverão estar: 54

• • • • • • • • •

55

Potência total da luminária.

Fluxo luminoso inicial.

Eficiência energética.

Limites de correntes harmônicas.

Fator de potência.

Classificação das distribuições das intensidades luminosas. Índice de Reprodução de Cor – IRC. Temperatura de Cor Correlata – TCC. Vida nominal declarada.

4 Elaboração de projeto de eficiência energética em Iluminação Pública Neste capítulo, são apresentadas orientações gerais que visam facilitar o desenvolvimento de um bom projeto de iluminação externa, em excelência, quanto ao uso eficiente da energia elétrica.

Inicialmente, deve-se determinar o objetivo do trabalho a ser realizado. Em seguida, elaborase o diagnóstico da situação atual do parque de iluminação alvo da melhoria. Esta atividade é dividida em cinco etapas: levantamento de dados, análise da situação atual do sistema, especificação técnica dos equipamentos e simulações, análise de viabilidade econômica, e recomendações e conclusões. Por fim, elaboram-se os projetos básico e executivo, e implementamse as melhorias.

4.1

Objetivo do Projeto

Antes de iniciar as atividades, é importante determinar se haverá somente a troca de tecnologia, utilizando luminárias de LED ou se também serão instalados novos pontos de iluminação.

4.2

Diagnóstico da situação atual do sistema

O relatório de diagnóstico energético deve ser objetivo e completo, seguindo uma ordenação que facilite a lógica de entendimento das informações. Deverá conter descrição e análise dos dados obtidos no levantamento de campo, traçando o perfil de consumo geral e de cada um dos diversos setores, caso existam. Neste documento, deverão constar informações que permitam identificar os problemas, os potenciais de economia de energia, definição das prioridades conforme o objetivo do projeto e sugestões técnicas de melhoria para o uso eficiente da energia elétrica.

Gráficos, tabelas e fotografias deverão constar no relatório, pois ilustram o documento e, principalmente, auxiliam na apresentação das informações e na parte conclusiva do texto.

4.2.1 Levantamento de dados Em um projeto organizado e bem estruturado, o levantamento de dados é primordial para a detecção de problemas e descrição das deficiências. Portanto, nesta fase, vistorias minuciosas nas áreas deverão ser realizadas para a coleta de dados. Esta atividade pode ser entendida como um inventário criterioso de equipamentos aliado às medições de potência, consumo de energia e dos índices luminotécnicos. As informações obtidas deverão ser documentadas em tabelas e identificadas por setores e/ou divisões das áreas externas que contemplarão o projeto.

Essas áreas deverão ser fotografadas para auxílio do diagnóstico.

Os dados coletados englobam características de construção civil (calçamentos, vias de tráfegos de veículos e pedestres, etc.), arquitetônicas (arborização, setor de iluminação em destaque, áreas de convivência, etc.) e descrição dos equipamentos elétricos instalados (potência, modelos, controles, etc.). É importante dividir em setores a área a ser estudada, principalmente quando houver áreas externas extensas. Os setores poderão seguir a divisão já existente ou serem criados para organizar o registro de dados.

56

No Anexo I, existem quatro planilhas orientativas, que poderão ser utilizadas nesta etapa.

São elas: relação de equipamentos elétricos e materiais instalados, classificação de logradouros e informações de consumo de energia elétrica e demanda. Nessas planilhas, podem ser registradas todas as situações físicas encontradas no levantamento de campo e dados técnicos dos equipamentos e materiais instalados.

4.2.2 Análise da situação atual do sistema Nesta etapa, as informações obtidas e organizadas na etapa anterior são tratadas e analisadas com o objetivo de obter o potencial de redução do consumo de energia.

Inicialmente, deve-se verificar se os níveis de iluminância estão de acordo com as normas brasileiras, em vigor. Caso estejam em desacordo, as novas luminárias devem ser projetadas para atender às normas. Outras informações importantes, obtidas através de levantamento de campo, são os indicadores do uso de energia elétrica. Estes indicadores permitem um macroestudo das características de consumo da instalação, possibilitando a determinação do potencial de redução do consumo de energia.

Nos estudos de sistemas de iluminação, é possível utilizar os indicadores de consumo mensal por área iluminada (kW•h/mês.m2) ou potência instalada por área iluminada (W/m2). O primeiro leva em consideração o tipo de tecnologia utilizada (potência) e os hábitos de uso do sistema (tempo), o segundo faz uso apenas da tecnologia utilizada (potência).

Nesta etapa, também devem ser descritos e relatados os problemas encontrados e as características de operação e manutenção do sistema, tais como: • os pontos de elevado consumo de energia elétrica; • os pontos onde existam super e subdimensionamento luminotécnico; • as áreas que necessitem de novos pontos de luminosidade; • a tecnologia predominante; • as características do sistema de controle/acionamento do sistema, quando existir; • as formas de manutenção; • etc.

4.2.3 Estudo de viabilidade técnica O conceito de viabilidade técnica interfere diretamente na tecnologia de iluminação escolhida e na capacidade de adaptar o sistema existente a essa tecnologia. Devem ser analisadas se as condições técnicas e físicas do sistema de iluminação, que sofrerá as intervenções de melhoria, são compatíveis com os níveis de exigências requeridos pela nova tecnologia.

Recomenda-se que esta etapa do diagnóstico seja desenvolvida em conjunto com as simulações luminotécnicas, quando serão testadas as diversas possibilidades de arranjos das luminárias, combinadas ao circuito de alimentação disponível na área externa, considerando o objetivo final do projeto. As simulações são ferramentas que possibilitam verificar a qualidade luminotécnica de forma otimizada do arranjo das luminárias ao longo da área e deverão ser realizadas conforme as informações obtidas através do levantamento de campo. Sendo assim, um arranjo preliminar será determinado para o início da análise de viabilidade técnica do projeto.

Com o arranjo preliminar escolhido, parte-se para a análise de viabilidade técnica propriamente dita. Devem ser verificadas as condições dos circuitos de alimentação de energia elétrica, dos sistemas de aterramento e controle atual e futuro, ambientais, de instalação e 57

manutenção, de reuso de materiais e dispositivos, das características técnicas da tecnologia de iluminação adotada e de aplicação das normas técnicas afins.

Com isso, a exequibilidade do projeto será verificada, minimizando-se os riscos financeiros que poderiam ocorrer sem essa análise prévia. Pelo menos duas opções técnicas devem ser determinadas para que a análise econômica seja satisfatória.

4.2.4 Análise econômica A implementação de ações de eficiência energética deve ser precedida de estudos de viabilidade econômica, que tem por finalidade avaliar o potencial de retorno do investimento e decidir dentre as alternativas de investimento apresentadas qual deve ir adiante e quais devem ser excluídas.

A seguir estão apresentados alguns dos métodos utilizados para a avaliação: • Tempo de Retorno do Investimento – TRI (“Payback”) • Valor Presente Líquido (VPL) • Taxa Interna de Retorno (TIR) No capítulo 6 do livro Conservação de Energia – Eficiência Energética de Equipamentos e Instalações, a forma de utilização destes métodos para análise da viabilidade econômica do projeto de eficiência energética é mostrada detalhadamente.

4.3

Procedimentos para elaboração de um projeto básico de revitalização

O produto final de um diagnóstico energético propõe soluções que permitam a melhoria no uso da energia do sistema analisado. A partir das propostas apresentadas deve-se elaborar um novo projeto que poderá ser uma simples revitalização ou o dimensionamento de um novo sistema de iluminação. Todo o projeto deverá possuir documentação desenvolvida com simbologia específica, em conformidade com as normas técnicas vigentes.

Basicamente, o foco do projeto a ser desenvolvido é a redução do consumo de energia.

A partir da especificação técnica dos equipamentos, serão realizados os estudos de cálculos de capacidade de carga, demanda e queda de tensão, que darão suporte para as atividades subsequentes.

A documentação do projeto será composta por: • Memorial descritivo.

• Memorial de cálculo.

• Desenhos, diagramas.

• Especificação dos materiais e equipamentos.

Ressalta-se que o projeto básico é preliminar e será utilizado como referência em tomadas de decisão. Toda a documentação deverá seguir o padrão de registro de informação e catalogação adotada pela especificação geral da empresa.

No item 4.5, será apresentado um exemplo de um projeto simples para ilustrar as orientações dadas ao longo deste capítulo.

4.4

Especificação de luminária a LED

Com o advento da tecnologia de iluminação a LED de alta potência, a possibilidade de utilização deste tipo de emissão luminosa em áreas externas cresceu e, com isso, a tecnologia de fabricação das luminárias se desenvolveu com a finalidade de distribuir ao máximo os raios emitidos pelo LED. Entretanto, na prática, nem sempre as informações de desempenho fornecidas nos catálogos dos fabricantes são constatadas após a instalação da luminária.

58

Sendo assim, recomenda-se que os dados de entrada e os resultados obtidos nas simulações sejam guardados em local seguro, de preferência com cópias, para resguardar o projetista de problemas que podem vir a ocorrer devido à baixa qualidade da iluminação após a instalação do sistema.

Uma boa luminária deve possuir, no mínimo, características construtivas que favoreçam a troca de calor para que a depreciação do fluxo luminoso emitido seja a menor possível e garanta a sua eficiência lm/W. Isto, porque o tempo de vida útil do LED, em operação, está diretamente associado à sua exposição à temperatura e àcorrente que o alimenta.

Outra característica das luminárias de LED (devido ao driver, que demonstra ser uma vantagem) é a sua capacidade de suportar variações de tensão e de corrente da rede, as quais também influenciam no seu tempo de vida útil.

Um parâmetro que os fabricantes são obrigados a informar é a temperatura máxima que o driver ou o sistema de controle de alimentação dos módulos suporta sem ter o seu funcionamento comprometido. Essa temperatura é medida num ponto crítico da luminária, e deve estar situada na faixa de temperatura ambiente que o fabricante determina e apresenta em catálogo. É fato que a temperatura do ambiente externo influenciará na temperatura da luminária, logo é fundamental escolher uma luminária com estrutura construtiva que facilite a dissipação do calor e, que apresente limites de temperatura adequados à faixa de temperaturas habituais da localidade do sistema de iluminação do projeto.

Vale ressaltar que o calor dissipado pelo equipamento não tem contribuição do LED e é emitido pelo driver.

A luminária escolhida para o projeto deverá seguir, no mínimo, os padrões técnicos especificados em todas as normas vigentes para os equipamentos envolvidos e verificar o histórico do fabricante. E, sempre que possível, escolher luminárias certificadas pelo Inmetro e com Selo Procel.

4.5

Exemplo de projeto

Neste item, será apresentado um exemplo de projeto que se refere a uma usina hidrelétrica (UHE) fictícia constituída por um prédio administrativo, estacionamento principal, área de convivência, pátio e estacionamento de subestação, para que se possam explicitar, de forma prática, as orientações dadas ao longo dos diversos itens e subitens do Capítulo 4. A Figura 9 mostra uma vista geral do exemplo que será apresentado.

O objetivo desse projeto é modificar a tecnologia do sistema de iluminação atual, constituído por luminárias de lâmpadas de vapor de sódio, fluorescentes compactas e metálicas, caracterizado por regiões de diferentes funcionalidades, acarretando diferentes níveis de iluminamento pela norma ABNT NBR 5101.

Figura 9: Vista geral da UHE fictícia 59

4.5.1 Levantamento de dados Nas planilhas a seguir, estão contidas as informações obtidas no levantamento de campo que caracterizam a situação atual do sistema apresentado na Figura 9. Sendo assim, seguindo as sugestões do roteiro sugerido neste capítulo, as planilhas apresentadas no Anexo I serão preenchidas.

Nas planilhas 1 e 2, apresentadas nas tabelas 1 e 2, devem ser relacionados todos os elementos que compõem o sistema (equipamentos elétricos ou não e materiais), restringindo-se ao tipo de informações quantitativas e especificação técnica dos materiais. No caso real, sempre que possível, devem-se obter os dados de placa dos equipamentos e materiais em uso.

Tabela 1: Planilha com a relação de equipamentos elétricos instalados na UHE fictícia

Tabela 2: Planilha com a relação de equipamentos e materiais instalados na UHE fictícia

Na Tabela 3, concentram-se as informações referentes aos dados gerais que determinam a situação real das instalações (manutenção da poda das árvores, tipo de monitoramento de consumo de energia elétrica etc.) e apontam os pontos que merecem melhoria. Além disso, a tabela traz dados relacionados a questões qualitativas de acordo com as normas ABNT.

60

Tabela 3: Planilha com a classificação dos logradouros existentes na UHE fictícia e valores de medições de iluminância - sistema com lâmpadas de tecnologias antigas

Através das informações das tabelas 1, 2 e 3, verifica-se que o sistema apresentado é pequeno e que apresenta superdimensionamento luminotécnico, acarretando consumo de energia elevado, que deve ser diminuído. Sendo assim, uma proposta de um novo sistema será confeccionada através de simulações utilizando o programa DIALux. Não será realizado nenhum tipo de modificação no sistema de alimentação de energia elétrica, mantendo o cabeamento original dos circuitos e o sistema de proteção. Isto caracteriza o projeto como sendo uma simples melhoria do sistema de iluminação com troca de tecnologia de luminárias ou conjuntos luminotécnicos.

Figura 10: Planta baixa da área utilizada nas simulações

4.5.2 Análise de Viabilidade Técnica e Simulações Uma vez que este é apenas um exemplo orientativo, serão apresentados os melhores resultados obtidos nas simulações, incluindo os dados técnicos relevantes às análises.

A Figura 11 apresenta a planta baixa com a localização dos pontos de iluminação e as Figuras 12 e 13, os resultados obtidos nas simulações, em termos luminotécnicos, do sistema existente.

No projeto proposto, houve um redimensionamento do sistema em geral, como mostrado na Figura 14. A escolha das luminárias seguiu a linha de funcionalidade das regiões consideradas e características técnicas desejadas, baseadas nas normas técnicas da ABNT. A mudança física dos postes ocorreu para melhorar a uniformidade de alguns planos referenciados na Tabela 3 com o objetivo de atender à norma NBR 5101.

61

Nas tabelas 4 e 5 são apresentados os resultados obtidos nas simulações e a relação dos novos equipamentos e materiais, utilizando a tecnologia a LED.

Figura 11: Planta baixa com a localização dos pontos de iluminação existentes

Figura 12: Vista do prédio administrativo e Rua 1

Figura 13: Vista da subestação e Rua 2 62

Figura 14: Planta baixa com a localização dos pontos de iluminação utilizando tecnologia a LED

Tabela 4: Classificação de logradouros e valores de medições de iluminância após a instalação de luminárias de LED

Tabela 5: Relação dos equipamentos para o sistema proposto

63

4.5.3 Análise de viabilidade econômica Concluído o relatório técnico, segue-se para a análise de viabilidade econômica, onde serão contabilizados os investimentos (custo para aquisição de materiais e equipamentos para o novo sistema) e os benefícios (redução do custo de O&M, proporcionada pela economia de energia elétrica e pela vida útil prolongada das lâmpadas a LED).

No sistema antigo, o total de energia consumida era de 31,06 MW•h/ano, com demanda igual a 7,7 kW. O novo sistema de iluminação proporcionará um consumo de energia de 15,57 MW•h/ ano, com uma demanda de 3,88 kW. As intervenções sugeridas vão possibilitar uma economia de energia de 15,49 MW•h/ano, equivalente a uma redução de 49,87% no consumo de energia elétrica, conforme informações apresentadas na Tabela 6. Mas esse resultado não garante a viabilidade econômica do projeto, que é fortemente influenciada pela tarifa de energia elétrica paga pelo consumidor, pela taxa de desconto1 e pelo tempo de utilização dos equipamentos.

Tabela 6: Consumo de energia elétrica para cada uma das tecnologias utilizadas no sistema de iluminação

1 A taxa de desconto representa o custo do dinheiro sob o ponto de vista de quem está fazendo o investimento.

64

A análise de viabilidade econômica será realizada considerando dois cenários distintos.

No Cenário 1, será analisada qual a melhor opção para um novo projeto (usar luminárias com lâmpadas de tecnologias antigas ou luminárias a LED), e, no Cenário 2, será analisada a viabilidade da troca de luminárias com lâmpadas de tecnologias antigas por um sistema usando luminárias a LED. As análises serão realizadas utilizando o método do payback descontado (no capítulo 6 do livro Conservação de Energia – Eficiência Energética de Equipamentos e Instalações, a forma de utilização deste método para análise da viabilidade econômica do projeto de eficiência energética é mostrada detalhadamente).

Nesta análise não está computado o ganho com a redução da demanda (kW), uma vez que o mesmo varia de acordo com o contrato junto à concessionária de energia elétrica.

Inicialmente, deve-se definir o período de tempo de análise do investimento, que muitas vezes representa a vida útil de um equipamento.

Exemplo: Um sistema de iluminação opera 4.015 horas por ano. Será realizada a troca de lâmpadas vapor de sódio de alta pressão (VSAP), potência 70 W e vida útil de 28 mil horas por luminárias LED com vida útil de 50 milhoras. Os períodos de análise e o número de trocas de lâmpadas de VSAP ao longo da análise do projeto estão calculados a seguir.

Neste projeto, o período de análise utilizado (12,5 anos) está baseado na vida útil da luminária LED (50 mil horas) e foi obtido dividindo-se a vida útil do equipamento pelo tempo de funcionamento anual do sistema de iluminação (4.015 horas).

Após a definição do período de análise, deve-se calcular o número de trocas ou manutenção de cada equipamento que será substituído, para este período. Este valor é obtido dividindo-se a vida útil da luminária de LED pela vida útil ou período de manutenção do equipamento a ser retirado. Este número multiplicado pelo custo da troca ou manutenção representa um benefício.

As considerações, utilizadas nos dois cenários, estão descritas a seguir: • Tempo de funcionamento do sistema: 4.015 horas/ano • Tarifa de energia elétrica: 0,707 R$/kW•h As tabelas 7 e 8 apresentam as características técnicas, os preços e os quantitativos dos equipamentos a serem utilizados.

Tabela 7: Características técnicas, preços e quantitativos da proposta de utilização de tecnologias antigas

65

Tabela 8: Características técnicas, preços e quantitativos dos equipamentos da proposta que utilizará luminárias a LED

4.5.3.1 Cenário 1: melhor opção de tecnologia para um projeto novo Nos casos de novos projetos de sistemas de iluminação, deve ser realizada análise de viabilidade econômica com o objetivo de verificar se a redução dos custos com a operação e a manutenção (O&M) proporcionada por um sistema de iluminação a LED compensa o investimento maior com a compra dos equipamentos e materiais para este sistema, em relação a um sistema com lâmpadas de tecnologias antigas.

O método do VPL, no qual todos os custos e benefícios, de cada alternativa analisada (LED ou tecnologia antiga) são trazidos para a atualidade, utilizando o fator de valor presente (FVP), é o mais indicado para este tipo de estudo. A alternativa que apresentar o menor valor presente líquido será, dentro desse método, a mais atraente. O capítulo 6 do livro Conservação de Energia – Eficiência Energética de Instalações e Equipamentos apresenta uma explicação detalhada da metodologia para se calcular o VPL. Para a situação presente, foi elaborado um procedimento de cálculo numa planilha Excel.

Utilizando a planilha disponibilizada é possível obter como resultado, tanto o VPL de cada um dos investimentos separadamente, quanto o tempo de retorno do investimento.

O investimento (I) utilizado na metodologia, para calcular o tempo de retorno, é o resultado da diferença entre o investimento para a implantação do sistema com luminárias a LED (I TEC LED) e o sistema com lâmpadas com tecnologias antigas (I TEC ANTIGA). Por sua vez, os benefícios (B) são a redução dos custos com O&M (energia elétrica e troca de lâmpadas e reatores).

As Figuras 15 e 16 apresentam o fluxo de caixa dos investimentos e dos benefícios.

Figura 15: Investimento (I) resultante da diferença entre o investimento para a implantação do sistema com luminárias de LED e o sistema com lâmpadas com tecnologias antigas

66

Figura 16: Fluxo de caixa dos benefícios (B) referentes às reduções dos custos com O&M

Analisando os gráficos, apresentados nas Figuras 15 e 16, é possível observar que a taxa de desconto afeta somente os custos de O&M e quanto menor a taxa de desconto maior será o VPL. O investimento (I) não sofre influência da taxa de desconto, pois já está no valor presente (t=0).

Com base nas informações que constam nas Tabelas 7 e 8 foram realizadas simulações para saber qual a melhor opção de tecnologia de lâmpadas a ser utilizada. A taxa de desconto a ser aplicada irá variar com a finalidade de se obter sua influência na opção a ser escolhida.

Os resultados estão apresentados na Tabela 9.

Tabela 9: Resultados obtidos no cálculo do VPL do custo de O&M de cada opção de projeto ao longo do período de análise, variando a taxa de desconto

É importante ressaltar que a taxa de desconto afeta somente o OLM, uma vez que o investimento está no valor presente.

Analisando os resultados obtidos, é possível observar a influência da taxa de desconto. No exemplo em análise, quanto menor a taxa de desconto, mais vantajosa fica a opção de utilizar as luminárias com tecnologia a LED. A redução da taxa de desconto de 13% para 10% acarretou uma alteração na opção mais vantajosa. Inicialmente, a melhor opção era a implementação de um sistema com lâmpadas de tecnologias antigas. Reduzindo a taxa para 10%, a melhor opção passou a ser a utilização de lâmpadas com tecnologia a LED.

4.5.3.2 Cenário 2: troca de tecnologia de um sistema de iluminação em funcionamento Num sistema de iluminação que faz uso de tecnologias antigas, existem, muitas vezes, diversos equipamentos com tecnologias diferentes e vidas úteis distintas. Devido a esta característica, é necessário que se utilizem metodologias próprias para a análise do investimento.

Na análise de investimento, também deve ser considerado o tempo de vida remanescente de cada equipamento, que representa o período que o equipamento ainda poderia ser utilizado, embora vá ser substituído. Este período, dividido pela vida útil do equipamento e multiplicado pelo seu custo, representa um investimento. Por exemplo, o tempo de vida remanescente de uma lâmpada VSAP, que tem em média 28 mil horas de vida útil, caso ela seja substituída após ser utilizada por 18 mil horas, são 10 mil horas. Neste caso, o investimento será obtido multiplicandose o custo da lâmpada por 0,36 (10.000/28.000).

Para o Cenário 2 serão analisadas condições nas quais o sistema de iluminação com lâmpadas

67

de tecnologias antigas já se encontra em funcionamento. Para esta análise, a depreciação dos equipamentos foi considerada linear. Serão analisados os cinco períodos, descritos a seguir: • Período 1: instante após a instalação do sistema de iluminação utilizando lâmpadas com tecnologias antigas.

• Período 2: depreciação do sistema de 5% da vida útil.

• Período 3: depreciação do sistema de 10% da vida útil.

• Período 4: depreciação do sistema de 25% da vida útil.

• Período 5: depreciação do sistema de 50% da vida útil.

Para cada uma das situações expostas, a taxa de desconto irá variar com a finalidade de se observar a influência desta variável no tempo de retorno do investimento.

A Tabela 10 apresenta os valores referentes à redução do consumo de energia elétrica e o ganho financeiro anual com a troca de tecnologia.

Tabela 10: Valores referentes à redução do consumo e do custo anual com a energia elétrica após a troca de tecnologia

A Tabela 11 apresenta o tempo de retorno do investimento para os cinco períodos e a influência da taxa de desconto para cada um desses períodos.

68

Analisando os valores obtidos, apresentados na Tabela 11, é possível observar a influência da taxa de desconto no tempo de retorno do investimento e do período de uso dos equipamentos.

Quanto menor a taxa de desconto e maior o período de uso, menor será o tempo de retorno do investimento.

Outras variáveis influenciam o tempo de retorno. São elas: os benefícios e os investimentos.

Quanto maior o benefício, menor o tempo de retorno e, quanto menor o benefício, maior o tempo de retorno. O mesmo não ocorre com o investimento. Quanto maior o investimento, maior o tempo de retorno.

Os benefícios são afetados diretamente pelo custo da energia elétrica, que varia de acordo com a tarifa, o tempo de uso e a quantidade de equipamentos. A redução de uma dessas variáveis ou das duas acarretará uma redução do benefício, que implicará a redução do tempo de retorno do investimento.

4.5.4 Conclusão Apesar de a redução no consumo de energia elétrica ser significativa, da ordem de 41%, e de uma melhoria na qualidade da iluminação no novo sistema, a viabilidade da implementação do projeto depende de uma análise econômica criteriosa.

Fatores como custo da tarifa de energia elétrica, taxa de desconto e tempo de utilização dos equipamentos, assim como o custo do investimento influenciam fortemente na viabilidade da implementação do projeto. Outro aspecto interessante a ser avaliado é o interesse da realização do projeto, ou seja, a melhoria foi motivada pela economia financeira, pela redução de consumo ou pela instalação de uma nova tecnologia para melhorar a qualidade da iluminação?

As informações apresentadas neste guia são ferramentas que auxiliarão na tomada de decisão quanto à execução do projeto.

69

5 Sistemas de telegestão da IP Um sistema de telegestão permite ao usuário gerir, controlar e monitorar remotamente, muitas vezes em tempo real, diferentes tipos de sistemas (de iluminação, de bombeamento, motrizes etc). Esse controle pode ser individual ou em grupo.

5.1

Tecnologias utilizadas em topologias de telegestão

A comunicação entre os equipamentos a serem controlados e a central de monitoramento pode ser feita via radiofrequência (wireless) ou através de cabos (wired communication).

Na utilização da tecnologia wireless podem ser utilizados quatro tipos de protocolos de comunicação, quais sejam: WiFi, ZigBee, Bluetooth e UWB, que operam de acordo com as normas IEEE 802.11, 802.15.4, 802.15.1 e 802.15.3, respectivamente. Caso, a comunicação seja realizada através de cabos, podem ser utilizados: fibra ótica, par trançado, cabos coaxiais ou os próprios condutores elétricos da rede de distribuição (PLC – Power Line Communication).

Sistemas modernos de telegerenciamento permitem enviar e receber informações através de celulares, notebooks e tablets.

No caso da iluminação pública (IP) com luminárias a LED, o sistema de telegestão pode ser utilizado para controlar o fluxo luminoso das luminárias de acordo com o nível requerido para cada situação, através de sensores de luz, de movimento e de velocidade e direção, diminuindo a poluição luminosa e aumentado a vida útil da luminária a LED. Além disso, o sistema possibilita a redução do consumo de energia elétrica; redução com o custo de manutenção - pelo fato de não necessitar de equipes procurando luminárias com defeitos, uma vez que o sistema alerta automaticamente em caso de falha ou acidente; informações, em tempo real, sobre o funcionamento de cada ponto de iluminação (potência, corrente, tensão etc); valor real do consumo de energia elétrica do sistema; acionamento (desligar ou ligar) remoto de um grupo ou uma única luminária; redução do tempo de interrupção dos serviços etc. É possível, também, utilizar não somente uma única estrutura e um único protocolo de comunicação. Para cada situação, deverão ser analisados diversos cenários com as alternativas existentes. Em algumas situações, inclusive, pode ser interessante utilizar um mix dos sistemas via radiofrequência (wireless) ou através de cabos (wired communication).

A Figura 17 apresenta uma visão esquemática de uma topologia básica para a telegestão de sistemas de iluminação pública, na qual são utilizados sistemas de comunicação com e sem fio.

70

Fonte: Inovelux Iluminação Ltda.

Figura 17: Topologia básica para a telegestão de sistemas de iluminação pública utilizando um mix de sistemas de comunicação via radiofrequência e atrravés de cabos

5.2

Utilização de sistemas de telegestão na iluminação pública

Em 8 de outubro de 2015, foi relatado, no Jornal da Instalação, um caso de sucesso referente à implementação de um sistema de telegestão em iluminação pública e à troca de tecnologia das lâmpadas, ocorrido na cidade paulista de São Luiz do Paraitinga.

O sistema de telegestão implantado consiste em monitorar todos os pontos de iluminação pública em tempo real, por meio de um controlador (composto por uma foto célula inteligente e rádio) instalado nas luminárias, que se comunica com o sistema de gerenciamento por rede sem fio, via radiofrequência.

O sistema de iluminação pública da cidade é composto por 130 postes. A tecnologia utilizada na iluminação pública era de lâmpadas de vapor de sódio de 250 W, que foram substituídas por 120 lâmpadas a LED de 114 W. Os outros dez postes mantiveram as lâmpadas de vapor de sódio. Com a troca de tecnologia foi possível obter uma redução no consumo mensal de energia de 6.480 kW•h.

Com relação ao custo, a implementação desse sistema, que teve um investimento de R$ 216.233,00, proporcionou uma economia anual de R$ 24.375,23. Com a tecnologia anterior, o custo do consumo anual de energia era de R$ 44.807,40, enquanto que com a nova tecnologia o custo passou para R$ 20.432,17. Utilizando o payback simples para calcular o tempo de retorno do investimento obtém-se 8,8 anos. É recomendável que o Tempo de Retorno do Investimento seja calculado considerando o custo do dinheiro (payback descontado) e a Taxa de juros Selic.

Além do benefício da redução do consumo de energia elétrica e da demanda, a implantação do projeto proporcionou outras vantagens: 71

• Extração de relatórios de consumo de energia de todas as luminárias, podendo, assim, ter o conhecimento do consumo e do tempo em que a luminária esteve ligada.

• Se existe alguma falha (como, por exemplo, se ficar apagada durante a noite e acesa durante o dia).

• Aumento da segurança elétrica, uma vez que o driver integrado à luminária permite imunidade contra sobretensão e curto-circuito, além da possibilidade de controle e programação através de protocolos de comunicação via radiofrequência.

• Ligar, desligar e verificar o status atual de cada ponto.

• Diminuir a intensidade de acordo com a necessidade, economizando energia e aumentando a vida útil dos equipamentos.

72

6 Gestão dos sistemas de IP O artigo 218 da Resolução Normativa nº 414 da Aneel, de 9 de setembro de 2010, com base na interpretação do artigo 30 da Constituição Federal, que dispõe sobre a competência dos municípios para “organizar e prestar, diretamente ou sob regime de concessão ou permissão, os serviços públicos de interesse local...”, determinou a transferência integral dos ativos dos sistemas de iluminação pública, em um prazo de 24 meses. Este prazo foi prorrogado até 31 dezembro de 2014 pela Resolução Normativa nº 587 da Aneel, de 10 de dezembro de 2013.

Esta decisão acarretou um aumento nas despesas dos municípios, uma vez que ficaram incumbidos de arcar com os custos de operação e manutenção, e também de expansão e melhoria dos ativos da iluminação pública. Os valores necessários para essas despesas podem ser provenientes do remanejamento de recursos orçamentários já existentes ou de novos recursos a serem criados por tributo específico.

Para se adequarem à exigência da Aneel os municípios estão utilizando dois modelos de gestão: a administração própria e a terceirização dos serviços (contratação de empresa especializada).

6.1

Modelos de gestão de Iluminação Pública

Os modelos de gestão utilizados pelos municípios estão descritos a seguir.

6.1.1 Administração própria Os municípios que optarem por administrar diretamente os serviços terão que criar novos departamentos, muitas vezes aumentando o número de funcionários, e adquirir equipamentos e materiais para a prestação de serviços de operação e manutenção.

6.1.2 Terceirização dos serviços Os municípios que optarem por terceirizar os serviços deverão ter em seu quadro funcionários especializados para dirigir, orientar e planejar a atuação da empresa contratada, que ficará responsável pela operacionalização da manutenção, modificação e ampliações necessárias.

Com a finalidade de tornar a contratação atrativa, municípios menores poderão formar um consórcio.

O processo licitatório para a contratação das empresas especializadas deve ser realizado obedecendo a Lei Federal 8.666/1993. A contratação pode ser realizada através de uma das três opções relacionadas a seguir:

Contrato de prestação de serviços Nesta forma de contratação, o município é responsável pelos pagamentos dos serviços prestados, e as empresas especializadas, pelo fornecimento de material, mão de obra e veículos necessários à prestação dos serviços para a manutenção dos pontos de iluminação pública.

Contrato de concessão comum É o contrato administrativo que tem por objeto a execução de um serviço público transferido pela Administração para que outrem o execute por sua conta e risco, mediante tarifa paga

73

pelo usuário ou por previsão contratual através de outra forma de remuneração complementar, acessória, alternativa ou decorrente deprojetos associados.

Contrato de concessão Parceria Público-Privada (PPP) A Parceria Público-Privada (PPP) é um contrato de prestação de obras ou serviços não inferior a R$ 20 milhões, com duração mínima de 5 e no máximo 35 anos, firmado entre a empresa privada e os governos federal, estadual ou municipal.

A PPP pode ser de dois tipos: Concessão Patrocinada: As tarifas cobradas dos usuários da concessão não são suficientes para pagar os investimentos feitos pelo parceiro privado. Assim, o poder público complementa a remuneração da empresa por meio de contribuições regulares, isto é, o pagamento do valor mais imposto e encargos.

Concessão Administrativa: Quando não é possível ou conveniente cobrar do usuário pelo serviço de interesse público prestado pelo parceiro privado. Neste caso, a remuneração da empresa é integralmente feita pelo poder público.

74

7 Descarte de lâmpadas e luminárias externas

7.1 Apresentação Este Guia Técnico tem o propósito de orientar as equipes encarregadas pela manutenção e operação dos parques externos de iluminação quanto aos riscos de agressão ao meio ambiente e à saúde humana, envolvidos no manejo de lâmpadas e luminárias que eventualmente serão descartadas após o desuso.

7.2 Legislação A legislação ambiental brasileira estabelece que “todos têm direito ao meio ambiente ecologicamente equilibrado, bem de uso comum do povo e essencial à sadia qualidade de vida, impondo-se ao Poder Público e à coletividade o dever de defendê-lo e preservá-lo para as presentes e futuras gerações” (Constituição Federal, Artº. 225). Causar poluição que resulte em danos ao meio ambiente ou à saúde humana, seja pelo lançamento, processamento, armazenamento ou transporte de resíduos sólidos, em desacordo com as exigências estabelecidas em leis ou regulamentos, configura-se como crime ambiental (Lei de Crimes Ambientais - Lei 9.605/98).

A Lei 12.305/10 instituiu a Política Nacional dos Resíduos Sólidos (PNRS), com instrumentos que propiciam o incentivo à reciclagem, reutilização e destinação ambientalmente adequada do lixo. Esta política introduz o conceito de responsabilidade compartilhada pelo ciclo de vida dos produtos, ou seja, todos, desde fabricantes até os consumidores finais, são responsáveis por minimizar a quantidade de resíduos gerados e impactos negativos causados à saúde humana e ao meio ambiente. Assim, foi estabelecida a Logística Reversa, um conjunto de ações destinadas a viabilizar a coleta e a restituição dos resíduos sólidos ao setor empresarial, para reciclagem ou outra destinação final adequada.

Lâmpadas que contêm mercúrio são classificadas, após o fim da vida útil, como resíduos perigosos (Classe 1) pela Norma ABNT 10.004/04. Diante disto, merecem cuidados especiais quanto aos procedimentos de manuseio (retirada/coleta), acondicionamento, transporte, armazenagem e destinação final, em função das suas características peculiares e dos riscos que apresentam. Mas, considerando o advento da tecnologia de iluminação a elemento LED, podemos esperar um cenário mais positivo quanto ao descarte de equipamentos associados aos sistemas de iluminação.

7.3 Tipos de lâmpadas Atualmente, a classificação quanto ao modo de funcionamento possui três tipos de lâmpadas: • as de descarga de alta pressão; • as incandescentes; • os conjuntos luminotécnicos com LED.

75

c a b Figura 18: Exemplos de lâmpadas de descarga de alta pressão (a), incandescente (b) e de LED (c)

No Brasil, as lâmpadas de maior presença nos sistemas de iluminação externos são as de descarga de alta pressão (HID - High Intensity Discharge), que contêm elementos químicos tóxicos, como o mercúrio, o cádmio e o chumbo, considerados altamente prejudiciais à saúde pública e ao meio ambiente. Entretanto, esta situação tem um prognóstico de mudanças como o advento do LED, que demonstra várias vantagens técnico-econômicas interessantes frente às lâmpadas de descarga.

Na Tabela 12, é possível observar que a quantidade de mercúrio existente em uma lâmpada aumenta conforme o aumento da potência. As lâmpadas de vapor de sódio apresentam uma quantidade menor de mercúrio se comparadas com as outras lâmpadas de descarga utilizadas na iluminação externa.

Tabela 12: Quantidade de mercúrio em lâmpadas de descarga de alta pressão

A produção de luminárias e lâmpadas LED cumpre integralmente a diretiva europeia de Restrição de Substâncias Perigosas (RoHS), que limita o uso de chumbo, mercúrio e outros materiais perigosos em equipamentos elétricos e eletrônicos. As lâmpadas LED não contêm mercúrio e, de acordo com a Norma ABNT NBR 10.004/04, não são classificadas como resíduo perigoso.

7.4 Riscos O mercúrio (Hg) é um elemento químico metálico encontrado na natureza, estando a população normalmente exposta a níveis muito baixos do metal. Em função das atividades laborais do homem, a quantidade de Hg pode ultrapassar os níveis toleráveis para a saúde humana1 e contaminar o meio ambiente.

No caso do processo de descarte das lâmpadas, o risco de contaminação por mercúrio está associado à possibilidade de sua quebra. O manejo de grandes quantidades dessas lâmpadas pode causar a contaminação das pessoas envolvidas na sua manipulação, isto é, à exposição ocupacional. É fundamental, portanto, a adoção de procedimentos adequados para o seu 1 O Ministério do Trabalho (MT), através da NR-15, e a Organização Mundial de Saúde (OMS) estabelecem, igualmente, 3 como limite de tolerância biológica para o ser humano, a taxa de 33 µg de Hg/g de creatinina urinária e 0,04 mg de Hg/m de ar no ambiente, considerando 48 horas/semana de trabalho 76

manuseio, armazenamento e transporte, protegendo os trabalhadores das emissões fugitivas deste metal em estado de vapor.

Deve haver, também, uma precaução especial com a disposição final dos resíduos das lâmpadas, pois quando estas são dispostas em lixões e/ou aterros sanitários convencionais, o mercúrio contido nelas pode escapar e contaminar o solo e as águas superficiais e subterrâneas.

Apesar de não conter mercúrio, as lâmpadas LED podem conter pequenas quantidades de níquel, chumbo e arsênio, que também são materiais tóxicos, além de outros metais, como cobre e prata. Os LEDs coloridos costumam ter maior quantidade de materiais tóxicos. Mesmo assim, até quebrada, uma lâmpada LED oferece quase nenhum risco às pessoas expostas, já que os materiais tóxicos não estão livres, mas fazem parte de semicondutores e circuitos elétricos.

Entretanto, uma grande quantidade dessas lâmpadas descartadas em um local inadequado também pode representar um risco significativo ao meio ambiente e à saúde das pessoas.

7.5 Manuseio Entende-se por manuseio de um resíduo toda e qualquer manipulação e movimentação dele, desde seu local de origem até o local do seu tratamento ou disposição final.

Recomendações: As lâmpadas que contêm mercúrio apresentam risco de contaminação apenas se tiverem o tubo de descarga (“ampola”) quebrado. Neste caso, deve-se ter cuidado especial com relação ao vapor de mercúrio e ao pó de fósforo que são desprendidos das lâmpadas quando quebradas.

As lâmpadas quebradas, em todas as fases de movimentação - retirada, armazenamento e transporte - devem ser manuseadas com os equipamentos de proteção (EPIs) adequados (luvas, avental e botas plásticas).

Quando houver quebra acidental de uma lâmpada em local fechado, a primeira providência deve ser abrir portas e janelas para o ar circular. Além disso, o local deve ser limpo, de preferência por aspiração, e os cacos, coletados de forma a não ferir quem os manipula e colocados em embalagem estanque, com possibilidade de lacre, para evitar a contínua evaporação do mercúrio liberado.

As pessoas devem ser impedidas de comer e fumar durante as operações que envolvam a manipulação de resíduos de lâmpadas e, devem ser submetidas a exames médicos periódicos (incluindo a determinação da quantidade de mercúrio e avaliação neurológica) para as pessoas expostas de forma repetida.

As lâmpadas substituídas que ainda estiverem em condições de uso podem ser reutilizadas, conforme a conveniência do gestor, respeitando as condições de acondicionamento e armazenamento.

7.6 Armazenamento e acondicionamento Entende-se por armazenamento de resíduos sua contenção temporária em área autorizada pelo órgão de controle ambiental, à espera de reciclagem, tratamento ou disposição final adequada, desde que atenda às condições básicas de segurança (ABNT – NBR 12235).

Recomendações para lâmpadas com mercúrio: • A estocagem deve ser em área separada (princípio da segregação dos resíduos) e demarcada.

• Em nenhuma hipótese as lâmpadas devem ser quebradas para ser armazenadas, pelo risco de contaminação ambiental e à saúde humana.

• As lâmpadas queimadas ou inservíveis devem ser mantidas intactas, acondicionadas 77

•

•

•

•

•

•

•

preferencialmente em suas embalagens originais, protegidas contra eventuais choques que possam provocar sua ruptura. Devem, também, ser armazenadas em local seco.

Caso não seja possível reaproveitar as embalagens originais, devem-se providenciar embalagens confeccionadas com papelão reutilizado, recortado e colado no formato compatível com as lâmpadas. Ou então, recomenda-se utilizar jornal velho para envolver as lâmpadas, protegendo-as de choques.

As embalagens com as lâmpadas intactas queimadas devem ser acondicionadas em recipiente portátil, no qual o resíduo possa ser transportado, armazenado oumanuseado, de forma que evite vazamentos no caso de quebra das lâmpadas, ou então em caixas apropriadas para transporte (contêineres) fornecidas pelas empresas de reciclagem.

As lâmpadas quebradas (casquilhos) devem ser acondicionadas em tambor (recipiente portátil, hermeticamente fechado, feito com chapa metálica ou material plástico - tipo bombona) revestido internamente com saco plástico especial para evitar sua contaminação, que deve ter a seguinte especificação: saco plástico liso, transparente, dimensões 920 x 1300x 0,5mm, baixa densidade, solda reforçada. (fonte: CEMIG) Cada recipiente deve ser identificado quanto a seu conteúdo, sendo que essa identificação deve ser efetuada de forma a resistir à manipulação do mesmo, bem como as condições da área de armazenamento em relação a eventuais intempéries.

O local de armazenamento deve obedecer às condições estabelecidas pelos órgãos ambientais, assim como estar devidamente sinalizado para impedir o acesso de pessoas estranhas. Recomenda-se marcar a área (sinalizar) com as palavras “Lâmpadas para Reciclagem”.

Os contêineres e/ou tambores devem ficar em área coberta, seca e bem ventilada, e os recipientes, colocados sobre base de concreto ou outro material (paletes) que impeçam a percolação2 de substâncias para o solo e águas subterrâneas. É recomendável que a área possua ainda um sistema de drenagem e captação de líquidos contaminados.

Por ocasião do encerramento das atividades, os contêineres e/ou tambores remanescentes, assim como as bases e o solo eventualmente contaminados, devem ser devidamente tratados e/ou limpos.

7.7 Transporte e deslocamento do resíduo O processo de deslocamento interno (numa mesma área do gerador) e do transporte externo dos resíduos das lâmpadas abrange basicamente três fases: 1ª Fase – Retirada da lâmpada: transporte das lâmpadas retiradas do local onde estavam instaladas para um local de armazenamento intermediário/temporário.

2ª Fase – Intermediária: transporte das lâmpadas retiradas do local de armazenamento temporário/intermediário para um local de armazenamento central à espera de reciclagem, tratamento ou disposição final adequada.

3ª Fase – Destinação final: transporte do local de armazenamento central para a empresa de reciclagem, tratamento ou disposição final adequada.

Em relação ao transporte externo de resíduos de Classe 1, devem ser seguidos os procedimentos da norma técnica NBR 13221/94 da ABNT, que define como transporte de resíduos “toda 2 Ato de um fluído passar através de um meio poroso (Vocabulário básico de recursos naturais e meio ambiente /IBGE, 2002).

78

movimentação de resíduos para fora das instalações do gerador ou do sistema localizado em área externa do gerador, que trata, transfere, armazena ou dispõe os resíduos”.

Recomendações para o transporte externo: • Identificar o carregamento (o contêiner, o tambor e as caixas) com as seguintes informações: Data do carregamento, nº de lâmpadas, origem e destino.

• Transportar obedecendo a critérios de segregação (não podem ser transportados juntamente com produtos alimentícios, medicamentos ou produtos destinados ao uso e/ ou consumo humano ou animal, ou com embalagens destinadas a estes fins).

• Proteger contra intempéries e não tombar os recipientes, para evitar que ocorra a implosão das lâmpadas.

• Os veículos devem possuir carroceria fechada de forma que os resíduos transportados não fiquem expostos.

• Os veículos devem apresentar, nas três faces de sua carroceria, informação sobre o tipo de resíduo transportado e identificação da empresa ou prefeitura responsável pelo veículo (de acordo com a NBR 7500/2003 , não há um símbolo específico para cargas que contêm mercúrio, apenas uma denominada “Substâncias Tóxicas”).

• Em caso de contratação de firma de transporte, para se proteger de responsabilidades futuras e para o controle do transporte de resíduos, o gerador deve preencher o MTR (Manifesto para Transporte de Resíduos), conforme o modelo contido na NBR 13221/94.

• O transporte de resíduos deve atender à legislação ambiental específica (federal, estadual ou municipal), quando existente, bem como deve ser acompanhado de documento de controle ambiental previsto pelo órgão competente, devendo informar o tipo de acondicionamento.

Quando a destinação final é a reciclagem, o transporte em geral é realizado pela empresa recicladora, e, portanto, a responsabilidade passa a ser desta empresa, salvo quando há acordos de responsabilidade solidária. O transporte pode ser também realizado pelo próprio responsável pela iluminação ou por uma firma especializada em transporte de cargas perigosas, desde que sejam obedecidas as recomendações de segurança e as normas de transporte.

7.8 Destinação final e reciclagem A reciclagem é a opção ambientalmente mais adequada para o descarte de lâmpadas após seu uso. Entende-se como reciclagem “o processo industrial ou artesanal de transformação de materiais descartados em produtos que serão reincorporados à sociedade de consumo ou utilizados como matéria-prima de outros processos industriais ou artesanais (...)” (Decreto 23.941/92, Estado de Pernambuco).

Devido à sua longa vida útil, as lâmpadas a LED exigem trocas menos frequentes que outros tipos, gerando uma quantidade menor de produtos descartados, produzindo, consequentemente, menos resíduos ao longo do tempo. O impacto ambiental do descarte de lâmpadas LED pode ser ainda menor se for realizada a reciclagem dos vários componentes que formam o equipamento. Como mais de 95% da lâmpada LED é reciclável, fica bem claro que o LED pode reduzir drasticamente os impactos ambientais gerados pelo descarte de lâmpadas e outros equipamentos associados.

Na reciclagem de lâmpadas com mercúrio, o objetivo principal é a recuperação deste material e de outros elementos nelas contidos para posterior reutilização, evitando a contaminação do solo. O alumínio, o vidro e o pó de fósforo podem ser reaproveitados tanto na construção de novas 79

lâmpadas, quanto na produção de outros produtos. O restante do material descontaminado, não passível de reciclagem, pode ser disposto em aterro de lixo comum.

As lâmpadas a LED têm mais em comum com lixo eletrônico do que outros tipos de lâmpadas, já que o LED em si e seu circuito de acionamento são dispositivos eletrônicos mais sofisticados. Lixo eletrônico é formado por qualquer equipamento elétrico ou eletrônico descartado, praticamente tudo que é alimentado por uma tomada ou bateria - computadores, celulares, TVs, aparelhos de cozinha, ar-condicionado, cabos, etc. Esse lixo é quase todo formado por componentes de metal e plástico, podendo conter metais pesados e outras substâncias perigosas. Por causa da grande variedade de produtos que entram nessa classificação não é possível generalizar a quantidade de cada material.

Com o uso cada vez maior de equipamentos elétricos e eletrônicos no mundo moderno, além da obsolescência cada vez mais rápida, este tipo de lixo tem se tornado um grande problema ambiental quando não descartado em locais adequados. Por isso, a reciclagem do lixo eletrônico é tão importante,. Além de preservar o meio ambiente e os recursos naturais, também é uma atividade rentável economicamente. O alumínio reciclado, por exemplo, tem alto valor e é por isso que vemos muitos catadores de latinhas nas nossas cidades.

A reciclagem de lixo eletrônico envolve a separação dos materiais através de diferentes processos e equipamentos especializados. Luminárias LED podem conter também grande quantidade de vidro, plástico e alumínio, materiais que podem ser separados com a desmontagem da luminária. Esses materiais podem seguir, então, seus respectivos processos de reciclagem, enquanto a parte eletrônica da lâmpada ou luminária LED segue o mesmo tratamento do lixo eletrônico.

Recomendações: As lâmpadas contendo mercúrio e outros componentes tóxicos, consideradas inservíveis às instalações de iluminação, deverão ter uma destinação final adequada de modo que não coloquem em risco o meio ambiente e a saúde da população. Essas lâmpadas deverão preferencialmente ser enviadas para empresas especializadas em reciclagem de lâmpadas com mercúrio, devidamente credenciadas junto ao órgão ambiental estadual. As lâmpadas LED ainda não possuem participação significativa no fluxo de descarte. Portanto, autalmente, não existem no Brasil empresas especializadas na reciclagem desses produtos.

No caso da não existência, em certa região, de empresa capaz de fazer a reciclagem de lâmpadas e local apropriado para a disposição final do resíduo (aterro industrial - classe I), o gerador do resíduo de lâmpadas deve entrar em contato com o órgão ambiental estadual ou com a firma de limpeza pública (resíduo sólido) local, para solicitar orientações e cooperação para encontrar a melhor solução de destinação final do resíduo. Seguindo o instrumento da Logística Reserva, deve procurar também o fabricante do produto para obter informações sobre coleta de lâmpadas ou lixo eletrônico.

7.9 Benefícios da adoção dos procedimentos adequados ao descarte de lâmpadas A execução e o controle de todas as etapas do processo relacionado ao descarte ambiental e socialmente correto das lâmpadas inservíveis ao uso vão trazer como benefício ao gerador do resíduo perigoso a garantia da não agressão ao meio ambiente, à saúde pública e aos próprios trabalhadores envolvidos.

A busca por soluções na área de resíduos reflete a demanda da sociedade que pressiona 80

por mudanças motivadas pelos elevados custos socioeconômicos e ambientais decorrentes da grande quantidade de lixo produzido pela sociedade. Se manejados adequadamente, os resíduos sólidos adquirem valor comercial e podem ser utilizados na forma de novas matériasprimas ou novos insumos, diminuindo o consumo dos recursos naturais e os impactos ambientais provocados pela disposição inadequada desses resíduos.

8 Referências [1] ABNT IEC/PA S62612:2013 – Lâmpadas LED com dispositivo de controle incorporado para serviços de iluminação geral – Requisitos de desempenho [2] ABNT NBR IEC 60529:2005 – Grau de proteção para invólucros de equipamentos elétricos (código IP) [3] ABNT IEC/TS 62504:2013 – Termos e definições para LEDs e os módulos de LED de iluminação geral [4] ABNT NBR 5101:2012 – Iluminação Pública – Procedimento [5] The IESNA Lighting Handbook – Reference & application – 10th edition

81

ANEXO I modelos de tabelas orientativas

82

83

ANEXO II glossรกrio

84

1 Conceitos e definições 1.1

Luminária a LED

Unidade de iluminação completa, ou seja, fonte de luz com seus respectivos sistemas de controle e alimentação junto com as partes que distribuem, posicionam e protegem a fonte de luz. A luminária de LED é formada por um conjunto composto por vários LEDs, com sistemas óptico e eletrônico para alimentação e funcionamento, assim como os dispositivos necessários para seu controle, montagem e instalação.

1.2

Dispositivo de controle eletrônico para módulos de LED

Equipamento eletrônico que fornece características elétricas adequadas, para o funcionamento da luminária, estando este alojado ou não no corpo da luminária.

1.3

Manutenção do fluxo luminoso

É o fluxo luminoso em um determinado momento na vida de uma lâmpada de LED, dividido pelo valor inicial do fluxo luminoso da lâmpada e expresso em porcentagem do fluxo luminoso inicial.

1.4

Vida útil ou nominal das luminárias LED (Lp, Fy)

Período de tempo durante o qual uma luminária de LED completa fornece mais de p% do fluxo inicial, sob condições normais de ensaio, declarada em conjunto com a taxa de falha do equipamento, y%.

Para aplicações profissionais, o valor L70, F10 é aconselhável, significando que 10% das luminárias podem falhar quando a manutenção do fluxo luminoso chegar a 70%. [1]

1.5

Eficácia luminosa (lm/W)

É o quociente do fluxo luminoso emitido pela energia elétrica consumida pela fonte. [3]

1.6

Grau de proteção

É o nível de proteção provido por um invólucro contra o acesso às partes perigosas, contra a penetração de objetos sólidos estranhos e/ou contra a penetração de água, verificado através de métodos de ensaios normalizados. [2]

1.7

Código IP

O código IP é um sistema de codificação para indicar os graus de proteção providos por um invólucro contra acesso às partes perigosas, ingresso de objetos sólidos estranhos, penetração de água e para dar informações adicionais com relação a cada proteção. [2] O código que define o grau de proteção é composto pelas letras IP, seguidas por dois algarismos e duas letras opcionais (Letra adicional e Letra suplementar).

O primeiro algarismo se refere às partículas sólidas e o segundo, ao meio líquido.

Para luminárias de LED recomenda-se que o grau de proteção seja no mínimo IP 66 e o alojamento do dispositivo de controle, IP 44.

85

1.8

Arquivo IES

Arquivo padronizado para utilização em softwares de cálculos fotométricos de acordo com a recomendação da IESNA LM-63 onde constam todas as informações da luminária, como potência, fluxo luminoso, ângulos, intensidades, planos, dimensões do iluminante, entre outras informações.

1.9

Iluminação especial

São casos que exigem mais cuidados e exigências no projeto e qualidade dos produtos.

Exemplos: a iluminação de túneis e passagens subterrâneas devido à necessidade de acomodação do olho humano na entrada e saída, com a influência da iluminação natural ou artificial dependendo da hora do dia, a iluminação de pontes e viadutos que sofrem influência intensa de ventos e vibração, a iluminação de quadra de esportes e também pode ser considerada especial a iluminação de destaque, devido à individualidade de cada projeto.

1.10 Classificação das distribuições de intensidade luminosa A distribuição apropriada das intensidades luminosas das luminárias é um dos fatores essenciais de iluminação eficiente em vias. As intensidades emitidas pelas luminárias são controladas direcionalmente e distribuídas de acordo com a necessidade para visibilidade adequada (rápida, precisa e confortável). Distribuições de intensidades são, geralmente, projetadas para uma faixa típica de condições, as quais incluem altura de montagem de luminárias, posição transversal de luminárias (avanço), espaçamento, posicionamento, largura das vias a serem efetivamente iluminadas, porcentagem do fluxo luminoso na pista e áreas adjacentes, mantida a eficiência do sistema.

A distribuição das intensidades luminosas da luminária em relação à via é classificada de acordo com os três critérios relacionados abaixo: • Distribuição longitudinal (em plano vertical); • Distribuição transversal; • Controle de distribuição de intensidade luminosa no espaço acima dos cones de 80° e 90°, cujo vértice coincide com o centro óptico da luminária.

A seguir, estão descritos cada um dos critérios.

1.11 Distribuição longitudinal (em plano vertical) As distribuições longitudinais verticais das intensidades luminosas dividem-se em três grupos, descritos a seguir e apresentados na Figura 19

1.11.1 Distribuição curta Quando o seu ponto de máxima intensidade luminosa encontra-se entre 1,0 AM LTV e 2,25 AM LTV, onde AM quer dizer altura de montagem e LTV, linha transversal da via.

1.11.2 Distribuição média Quando o seu ponto de máxima intensidade luminosa encontra-se entre 2,25 AM LTV e 3,75 AM LTV.

86

1.11.3 Distribuição longa Quando o seu ponto de máxima intensidade luminosa encontra-se entre 3,75 AM LTV e 6,0 AM LTV.

1.12 Classificação transversal A classificação em relação à distribuição transversal ou lateral das luminárias é definida pela área cortada por segmento da linha de meia intensidade máxima, conforme descrito a seguir:

1.12.1 Tipo I Quando a linha de meia intensidade máxima não ultrapassa as linhas LLV 1,0 AM, tanto do “lado das casas” como do “lado da via”, caindo em ambos os lados da linha de referência na área dos três tipos de distribuição vertical (curta, média e longa, conforme Figura 19), onde LLV quer dizer linha longitudinal da via.

1.12.2 Tipo II Quando a linha de meia intensidade máxima fica compreendida entre a LLV 1,75 AM e a linha de referência na área dos três tipos de distribuição vertical (curta, média e longa, conforme Figura 19);

1.12.3 Tipo III Quando a linha de meia intensidade máxima ultrapassa parcial ou totalmente a LLV 1,75 AM, porém não ultrapassa a LLV 2,75 AM na área dos três tipos de distribuição vertical (curta, média e longa, conforme Figura 19);

1.12.4 Tipo IV Quando parte da linha de meia intensidade máxima ultrapassa parcial ou totalmente a LLV 2,75 AM (ver Figura 19).

1.13 Controle de distribuição de intensidade luminosa no espaço acima dos cones de 80° e 90°, cujo vértice coincide com o centro ótico da luminária O controle de distribuição de intensidade luminosa no espaço acima dos cones de 80° e 90°, cujo vértice coincide com o centro ótico da luminária, é dividido em quatro categorias, conforme descrito a seguir:

1.13.1 Distribuição totalmente limitada (full cut-off) Quando a intensidade luminosa acima de 90° é nula e a intensidade luminosa acima de 80° não excede 10% dos lumens nominais da fonte luminosa empregada. Isso se aplica a todos os ângulos verticais em torno da luminária.

1.13.2 Distribuição limitada (cut-off) Quando a intensidade luminosa acima de 90° não excede 2,5% e a intensidade luminosa acima de 80° não excede 10% dos lúmens nominais da fonte luminosa empregada. Isso se aplica a todos os ângulos verticais em torno da luminária.

87

1.13.3 Distribuição semilimitada (semi cut-off) Quando a intensidade luminosa acima de 90° não excede 5% e a intensidade luminosa acima de 80° não excede 20% dos lumens nominais da fonte luminosa empregada. Isso se aplica a todos os ângulos verticais em torno da luminária.

1.13.4 Distribuição não limitada (non cut-off) Quando não há limitação de intensidade luminosa na zona acima da máxima intensidade luminosa.

Toda esta classificação é necessária para definição do tipo de fotometria que devemos utilizar para aproveitar ao máximo a luz emitida, proporcionando melhor visibilidade aos pedestres e motoristas. A Figura 22 apresenta a diferença na escolha da luminária de acordo com a via.

Para uma via única, foi utilizada uma luminária Tipo I e distribuição curta; para a via dupla, foi utilizada uma luminária Tipo II e distribuição média.

Figura 19: Diagrama mostrando a relação das LTV e LLV na via e na esfera imaginária, cujo centro é ocupado pela luminária [4]

Figura 20: Classificação transversal da luminária [5] 88

Figura 21: Controle de distribuição de intensidade luminosa

Figura 22: Luminária tipo I - distribuição curta X luminária Tipo II - distribuição média

89

ANEXO II orientação para preenchimento das planilhas de análise de viabilidade econômica

90

1 Introdução Com a finalidade de ajudar a análise de viabilidade econômica, foi elaborado um procedimento utilizando planilhas Excel, são elas: Cenário-1 e Cenário-2. Recomenda-se o uso da planilha Cenário-1 quando o objetivo for calcular o retorno financeiro entre duas opções de tecnologia a serem instaladas em um novo sistema de iluminação. Recomenda-se o uso da planilha Cenário-2 para estudo de viabilidade econômica da substituição, ou não, de uma tecnologia já existente por tecnologia a LED. A seguir, estão descritas as informações necessárias para o preenchimento das planilhas e os resultados obtidos.

91

2 Dados de entrada Inicialmente, em qualquer das planilhas, devem ser preenchidas duas tabelas, uma para o sistema atual ou de tecnologias antigas e a outra, para sistema a LED, com as seguintes informações dos equipamentos: características técnicas (potência, fluxo luminoso e vida útil), custos de manutenção e/ou troca e quantidade. Normalmente, essas informações são obtidas através de levantamento de campo e catálogo dos fabricantes.

Nessa planilha também devem ser inseridos os seguintes dados: • Tempo de operação da luminária: tempo referente ao período em o sistema de iluminação permanece em uso. Este valor é informado na planilha – 3 do Anexo I, Classificação de Logradouros, na coluna tempo de funcionamento [h/ano]; • Custo da tarifa [R$/kW•h]: Valor da Tarifa, em Reais, do preço do kW•h pago pela instituição, relativo ao contrato vigente de fornecimento de energia elétrica; • Taxa de desconto [%]: também chamada de taxa mínima de atratividade, é a taxa utilizada para trazer a valor presente os fluxos de caixa (receitas e despesas) futuros. É o custo do capital (dinheiro).

As Figuras 23 e 24 apresentam exemplo de tabelas preenchidas com as características técnicas, quantidade e custos dos equipamentos com tecnologias antigas.

Figura 23: Exemplo de tabela preenchida com as informações referentes às características técnicas, custos e quantidade de equipamentos com tecnologias antigas.

Figura 24: Exemplo de tabela preenchida com as informações referentes às características técnicas, custos e quantidade de equipamentos com tecnologia a LED

Após o preenchimento das informações iniciais, já é possível obter os ganhos energéticos e financeiros com a troca. A Figura 25 apresenta os primeiros resultados da simulação.

92

Figura 25: Ganhos energéticos e redução com o custo da energia elétrica com a troca de tecnologia

A etapa seguinte é a realização dos cálculos para obter o Valor Presente Líquido (VPL) e o Valor Anual Uniforme Equivalente (VAUE) de cada um dos benefícios e dos investimentos. O passo a passo para se obterem esses valores está apresentado a seguir: • Passo 1 Cálculo do período de troca dos equipamentos de tecnologia antiga (n’).

• Passo 2 Cálculo da quantidade de trocas evitadas de cada um dos equipamentos (n”).

• Passo 3 Cálculo da nova taxa de desconto (i’), correspondente ao período de troca dos equipamentos (calculado no Passo 1), onde i é a taxa de desconto anual utilizada na simulação. i’=i^n’ • Passo 4 Cálculo do Fator de Valor Presente (FVP).

• Passo 5 Cálculo do Valor Presente Líquido (VPL).

∑ dos investimentos+ ∑ dos custos com O&M*FVP(i^’,n”),

VPL=

onde o somatório dos custos com O&M representa a soma dos custos evitados com a troca de lâmpadas e equipamentos com a redução do custo com a energia elétrica ao longo do período de análise do projeto.

93

• Passo 6 Cálculo do VAUE que corresponde a uma série anual que tem o mesmo valor do VPL.

A sequência apresentada deve ser realizada para cada um dos equipamentos existentes no sistema de iluminação com tecnologias antigas. A Figura 26 mostra um exemplo do procedimento descrito.

Figura 26: exemplo de um passo a passo para o cálculo do VPL e VAUE

94

Agradecimentos Nossos agradecimentos ao Comitê Integrado de Eficiência Energética do Sistema Eletrobras – CIEESE e ao Grupo Temático de Eficiência Energética (GTE) da Comissão de Política Tecnológica do Sistema Eletrobras (CPT), que através dos senhores Walter Alves de Britto Filho e George Alves Soares e dos representantes das empresas do Sistema Eletrobras, viabilizaram e contribuíram para a elaboração do presente Guia.

Ao Gerente do Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica, Marcel da Costa Siqueira, que contribuiu prontamente com a expertise da sua equipe para o enriquecimento técnico do presente trabalho.

95

PORTARIA Nยบ 389, 25 DE AGOSTO DE 2014

96

97

98

99

100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

110

111

112

113

114

115

116

117

118

119

120

121

122

123

124

125

126

Portaria nยบ 143, de 13 de marรงo de 2015

127

128

129

130

131

Portaria nยบ 144, de 13 de marรงo de 2015

132

133

134

135

136

137

138

139

140

141

142

143

144

145

146

147

148

149

150

151

152

CRITÉRIOS PARA A CONCESSÃO DO SELO PROCEL DE ECONOMIA DE ENERGIA A LÂMPADAS LED COM DISPOSITIVO DE CONTROLE INTEGRADO À BASE (DOCUMENTO COMPLEMENTAR AO REGULAMENTO PARA CONCESSÃO DO SELO PROCEL DE ECONOMIA DE ENERGIA) Revisão – 1 (ajustada) 25/02/2016

153

154

155

156

157

158

159

160