Eficiência luminosa
Veja referenciais do consumo de energia na adoção de lâmpadas led e os parâmetros técnicos para especificação da tecnologia
http://www.infraestruturaurbana.com.br//solucoes-tecnicas/17/eficiencia-luminosa-veja-referenciais-do-consumo-de-energia-na-263008-1.aspPor Juliana Nakamura
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Desde os antigos lampiões e as lâmpadas a gás utilizadas no século 19, a tecnologia de iluminação para espaços públicos evoluiu bastante. Nos últimos anos, a grande novidade nessa área foi o desenvolvimento dos leds (da sigla em inglês, Light Emission Diode).
O led é um dispositivo eletrônico semicondutor que, diferente de uma lâmpada comum, não possui filamento, o grande responsável pela conversão de parte da energia elétrica em energia térmica. Por isso, consegue produzir muito mais luz visível do que calor, ou seja, é mais eficiente, em comparação a uma lâmpada comum. Para se ter uma ideia, as lâmpadas incandescentes transformam apenas 5% da energia que consomem em luz. Muito utilizadas para iluminação pública, as lâmpadas a vapor de mercúrio aproximam- se dos 15% de conversão. Dependendo da tecnologia com que são fabricados, os leds podem apresentar taxas de eficiência entre 30 e 50%.
No Brasil, muitos municípios estudam adotar essa tecnologia, enquanto outros, como Curitiba, São Paulo e Rio de Janeiro já incorporaram essa solução. Na capital paranaense, os leds são utilizados em iluminações cênicas de praças e parques, bem como em monumentos históricos. Também estão presentes em mais de 300 semáforos.
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| Os leds vêm sendo muito utilizados para destacar marcos arquitetônicos e valorizar áreas estratégicas das cidades. Assim também foi na Tower Bridge, um dos símbolos de Londres, cidade-sede dos Jogos Olímpicos deste ano. Os leds multicores com intensidade variável iluminam as torres góticas de estilo vitoriano, os granitos e as torres de pedra, entre outros pontos da ponte |
Em São Paulo, algumas vias e praças também já são iluminadas por leds. O mesmo ocorre em túneis e passagens subterrâneas, onde projetores led substituem lâmpadas fluorescentes e de vapor de sódio. Já no Rio de Janeiro, a prefeitura realiza testes com luminárias led no Túnel General Coelho Cintra, na zona Sul da cidade. A expectativa é que as novas luminárias apresentem o dobro da vida útil da iluminação anterior, proporcionem 40% a mais de luminosidade, além de uma economia de 60% no consumo de energia e custo de manutenção, segundo informações da administração municipal.
Economia e custo
O que motiva o interesse dos administradores públicos sobre os leds é justamente a economia. De acordo com dados da Companhia Paranaense de Energia (Copel), que avalia o desempenho de luminárias a iluminação pública, os diodos emissores de luz são mais eficientes energeticamente em relação às lâmpadas convencionais de mesma intensidade lumínica, e têm duração duas vezes maior, de 50 mil horas em média.
A alta durabilidade reduz custos com manutenção, diminuindo a frequência da necessidade de substituição, assim como a quantidade de resíduos gerados. A vida útil de um led é de aproximadamente 11 anos, com 12 horas de iluminação diária. Já uma lâmpada de vapor de mercúrio tem expectativa de vida de 3,65 anos.
| VANTAGENS DO USO DE LEDS NA ILUMINAÇÃO PÚBLICA |
| ■ Menor consumo de energia elétrica. Economia pode chegar a até 50% em relação às lâmpadas incandescentes; ■ Maior vida útil das lâmpadas, o que reduz intervenções para manutenção; ■ Baixo custo com manutenção; ■ Elevados níveis de iluminância e fluxo luminoso, e alta qualidade na reprodução de cores, permitindo boa visualização do espaço urbano e sensação de segurança aos usuários; ■ Integração com fontes fotovoltaicas e/ou eólicas; ■ Não possui metais pesados em sua composição; ■ Por operar a baixa voltagem, geram um calor mínimo proporcionando segurança aos usuários durante sua instalação e operação; ■ Permitem ligamento rápido; ■ Não emitem raios ultravioleta ou infravermelho; ■ Permitem diminuição da queima de combustível fóssil e de emissão de C02, já que proporcionam redução do consumo de iluminação pública, responsável pela destinação de cerca de 20% de toda a energia gerada pelas centrais elétricas. |
Dispositivos de iluminação mais eficientes são cruciais para que os municípios possam atender ao Plano Nacional de Eficiência Energética lançado pelo Ministério de Minas e Energia no final de 2011 (portaria 594/MME), e que prevê um potencial de redução de consumo de energia de 9% na iluminação pública com a troca dos sistemas existentes por lâmpadas e luminárias mais eficientes.
Outras características
As luminárias equipadas com leds costumam apresentar acendimento instantâneo e são livres de elementos tóxicos como chumbo e mercúrio, o que implica ganhos am bientais consideráveis. Além disso, têm alto índice de reprodução de cores, o que as tornam indicadas para destacar e valorizar espaços e monumentos públicos. Essa, a liás, é uma das principais aplicações dos leds em cidades de todo o mundo. Nesses locais, a iluminação urbana vem sendo utilizada por seus administradores como um fator de atratividade, que destaca os ícones da cidade e contribui para modelar a identidade da cidade. Tudo isso sem perder de vista aspectos funcionais importantes, como eficiência energética e a obtenção de níveis mínimos de iluminância para oferecer segurança ao trânsito de veículos e pedestres.
Por funcionarem à baixa tensão com tensões e correntes contínuas, os leds também permitem a conexão das luminárias a baterias eletroquímicas, dispensando o auxílio da rede elétrica. Isso viabiliza, por exemplo, projetos para iluminação em vias públicas com a integração de uma fonte de energia eólica e/ou fotovoltaica aos postes de luz, e torna possível prover iluminação em vias que ainda não possuem linhas de transmissão.
| COMPARATIVO DE TECNOLOGIAS |
| TECNOLOGIA | TEMPERATURADE COR (K) | IRC (%) | EFICIÊNCIA LUMINOSA (LM/W) | VIDA MEDIANA (HORAS) |
| Incandescente | 2700 | 100 | 10-20 | 1 mil |
| Vapor de mercúrio | 3 mil a 4 mil | 40-55 | 45-58 | 9 mil a 15 mil |
| Vapor de sódio | 2 mil | 22 | 80-150 | 18 mil a 32 mil |
| Vapor metálico | 3 mil a 6 mil | 65-85 | 65-90 | 8 mil a 12 mil |
| Indução | 4 mil | 80-90 | 80-110 | 60 mil |
| Led | variárel | 70-80 | 80 | 50 mil |
| Fontes: Adaptado dos livros "Iluminação- Teoria e Projeto", de Délio Pereira Guerrini (2007) e "Iluminação pública no Brasil: aspectos energéticos e institucionais", de Lourenço Silva (2006) |
Fernando Bacellar, coordenador de usos finais de energia da AES Eletropaulo, admite que devido às qualidades do led, a tendência de uso dessa tecnologia é inegável. "Isso se aplica principalmente à iluminação decorativa e em locais de difícil acesso", afirma ele, ressaltando que o uso dos diodos em larga escala ainda esbarra em dois obstáculos: o preço mais elevado e a dificuldade de identificar a qualidade de alguns dos fabricantes. Embora esteja em expansão e os custos estejam caindo, uma luminária de led pode custar até quatro vezes mais do que um conjunto de sódio de 70 watts, segundo o estudo da Copel. Em contratações regidas exclusivamente pelo menor preço, seu uso acaba se tornando difícil, quando não inviável.
| ESTRUTURA DA LUMINÁRIA LED |
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| Na Praça Vilaboim, em São Paulo, foram instaladas 18 novas luminárias com leds em substituição a luminárias com lâmpadas de vapor de sódio e de mercúrio. A expectativa da prefeitura é reduzir em menos 76% o consumo de energia na praça, além de proporcionar uma melhor distribuição de luz, aumentando os níveis de luminosidade em 350%. Para conseguir o mesmo efeito com as tradicionais lâmpadas de sódio e mercúrio, seria preciso três vezes mais o número de luminárias, segundo cálculos da prefeitura |
Aspectos de projeto
Basicamente o conjunto que compõe uma luminária a led é formado por leds, fonte de alimentação, lentes e dissipadores de calor. O projeto de iluminação urbana, seja de vias públicas, praças ou monumentos, deve detalhar cada um desses equipamentos, de acordo com as especificidades do local e da aplicação.
■ Leds - O projeto deve definir qual é o modelo de led mais adequado para a aplicação específica. Os modelos à disposição no mercado diferem em relação à eficiência, tamanho, temperatura de cor e forma de operação.
■ Fonte de alimentação - Alguns fatores como tensão de entrada, proteções contra sobretensão, reguladores de luminosidade e fatores de correção devem ser levados em conta no projeto de iluminação com leds e influenciam a escolha da fonte de alimentação a ser utilizada com a luminária.
■ Lente - Para obtenção de um melhor rendimento utiliza-se lentes com o objetivo de direcionar, concentrar e melhor distribuir o feixe luminoso.
■ Dissipadores de calor - Devem ser especificados de acordo com a necessidade da instalação. O uso de soluções inadequadas nesse quesito pode comprometer a vida útil da luminária led.
Dicas para o comprador
Em função da falta de normas técnicas nacionais, do grande número e diversidade de fabricantes e fornecedores de equipamentos para iluminação pública, sobretudo com a entrada de produtos chineses, o processo de aquisição dos materiais é um dos pontos chaves para se garantir a qualidade. Para assegurar que os equipamentos adquiridos atendam a requisitos mínimos de qualidade são fundamentais:
■ Especificação técnica que contemple a funcionalidade principal, características físicas desejadas para o equipamento em questão e os ensaios necessários para verificar sua qualidade. "Fazer uma boa especificação técnica é fundamental para separar os produtos de boa qualidade dos demais", acrescenta Bacellar, da Eletropaulo. Ele ressalta que a especificação deve abranger todo o sistema de iluminação a led (incluindo o driver e a luminária), e explicitar os seguintes requisitos: temperatura de operação do led dentro da luminária, seleção da uniformidade de cor dos leds a serem utilizados em cada luminária, grau de proteção contra intempéries e eficiência energética.
| PRINCIPAIS APLICAÇÕES EM ÁREAS PÚBLICAS |
| ■ Luz de destaque em monumentos públicos; ■ Iluminação de túneis e de vias urbanas; ■ Iluminação de rodovias; ■ Iluminação de praças e parques; ■ Semáforos e equipamentos de sinalização viária; ■ Efeitos luminosos dinâmicos em eventos; |
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| O projeto de iluminação da ponte estaiada Octávio Frias de Oliveira, em São Paulo, utilizou 142 projetores de leds com sistema de troca de cores RGB. Com 36 leds, cada projetor tem potência de 50 W |
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| Luminárias equipadas com leds foram instaladas na Rua do Arouche, na região central de São Paulo |
■ Pré-qualificação - Em geral, os equipamentos destinados à iluminação pública necessitam de pelo menos alguns meses para serem avaliados adequadamente. Para que isto não implique atrasos nos processos licitatórios, recomenda-se que os fornecedores ou fabricantes sejam avaliados antes do pregão por testes em campo com amostras, atestados de fornecimentos e apresentação de relatórios de ensaios realizados em laboratórios independentes. Esses documentos devem comprovar o atendimento dos equipamentos à especificação elaborada.
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| Luminárias de alta eficiência com leds iluminam a autoestrada A44 em Amsterdã, na Holanda. A solução utilizada permite uma economia de energia em torno de 60% em comparação ao sistema anterior e, ainda, possibilita reduzir a poluição luminosa |
■ Inspeção de recebimento - Há vários ensaios de recebimento possíveis de serem realizados em tempo hábil para verificar a qualidade dos materiais, reduzindo as chances de que, mesmo havendo uma pré-qualificação dos protótipos, sejam fornecidos equipamentos de baixa qualidade. Um fator que pode dificultar a inspeção de recebimento é a falta de recursos humanos para executá- la. Uma dica para contornar isto é solicitar, na especificação do equipamento a ser adquirido, laudos de ensaios de recebimento realizados em laboratórios independentes.
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| A AES Eletropaulo vem substituindo o sistema de iluminação de 18 túneis em diversos pontos da capital paulista. A ação receberá investimento de até R$ 32 milhões e possibilitará uma redução estimada de pelo menos 20% no consumo de energia. Todos os túneis utilizarão iluminação led. Na foto, as luminárias instaladas no túnel Doutor Euryclides de Jesus Zerbini |
Requisitos de qualidade
Há no mercado produtos que, apesar de apresentarem baixo custo, não alcançam nem 20% da durabilidade prometida. Por isso, depois de uma boa especificação técnica, um cuidado importante, segundo Fernando Bacellar, é consultar os projetos já executados pelos fabricantes ofertantes, bem como conhecer a origem dos leds empregados nas suas respectivas luminárias e também seus processos de fabricação.
Segundo recomendações da Copel, na ausência de uma normativa efetiva, o desempenho funcional de equipamentos de iluminação pública pode ser conhecido a partir de testes de durabilidade em campo ou que simulem as reais condições de operação. Já a verificação do desempenho elétrico deve ser feita avaliando no mínimo dois parâmetros básicos: a distorção harmônica total da corrente absorvida (THDi) e o fator de potência (FP).
