estudo de retrofit de iluminação de salas de aula da...

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA – UFSC

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA – EEL

CENTRO TECNOLÓGICO – CTC

CAMPUS UNIVERSITÁRIO - TRINDADE - CEP 88040-900

FLORIANÓPOLIS - SANTA CATARINA

Estudo de Retrofit de Iluminação

de Salas de Aula da UFSC

Monografia submetida à Universidade Federal de Santa Catarina como requisito para aprovação da disciplina

EEL7890: Projeto Final

Acadêmico: Bruno Cordeiro Clasen

Orientador: Ênio Valmor Kassick, Dr.

Florianópolis, Julho de 2012.

ii

Estudo de Retrofit de Iluminação de Salas de Aula da

UFSC

Bruno Cordeiro Clasen

__________________________

Bruno Cordeiro Clasen

Acadêmico

_______________________________

Ênio Valmor Kassick, Dr.

Orientador do Curso de Engenharia Elétrica

iii

Àquele que sempre me guia,

Aos meus pais Nelson e Léia,

E a minha irmã Thatiane.

iv

Agradecimentos

A minha família que nesse tempo de graduação não mediu esforços para me

apoiar nos estudos. Especialmente a minha mãe, Léia Regina Clasen, que sempre

me incentivou em tudo e principalmente conseguiu manter a ordem e a paz em casa

para que eu pudesse me dedicar aos estudos. Sem vocês esse sonho seria

impossível.

A minha tia-avó e madrinha Alda Maria de Souza (in memorian) que fez parte

da minha vida nos três primeiros anos de faculdade.

A minha tia Isolete Clasen Hoffmann (in memorian) por ter me inspirado

quando criança.

Aos meus colegas de sala de aula pela paciência comigo nas dificuldades

enfrentadas durante o curso e pelos momentos especiais que passamos não

somente nas horas de estudos, mas também nas atividades que realizamos.

Ao CPROF e ao meu orientador de estágio Irvando Luiz Speranzini que me

proporcionou a oportunidade de estágio e o desenvolvimento deste trabalho de

conclusão de curso. Aos colegas de trabalho Cristian, Daniel e Franz, pelo apoio,

paciência e prontidão quando solicitados a debater sobre minhas dificuldades.

Ao meu orientador do TCC Ênio Valmor Kassick.

Aos grandes mestres que ao longo desta caminhada trabalharam arduamente

conosco e que deixaram seu legado, partilhando experiências vivenciadas e,

sobretudo transmitindo o melhor de si, para que o nosso aprendizado fosse o

máximo.

v

Resumo

A Iluminação de qualidade deve ser priorizada no meio acadêmico. Esta

proposta de reprojeto consistiu na eficientização da iluminação de salas de aulas, do

campus central da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). Foi feita uma

contextualização sobre o quadro atual do Sistema Elétrico Brasileiro e de toda a

terminologia envolvida nos cálculos luminotécnicos com o presente trabalho.

Através do levantamento da qualidade da iluminação feito pelo CPROF,

primeiramente foram expostos os resultados e caracterizados por grupos os prédios

inseridos na pesquisa. Na sequência foram feitos os cálculos luminotécnicos e

apresentada a proposta de retrofit. Após esse momento foi comparada a atual

situação da iluminação com o projeto proposto gerando uma redução de 31,35% da

potência instalada. A fim de chegar a economia gerada pela diminuição de energia

utilizada em kWh e a demanda em kW utilizou-se o tempo médio da iluminação nas

salas de aula. Com o orçamento previsto para a realização da obra, juntamente com

as economias geradas calculadas pode-se chegar às conclusões do trabalho por

meio da análise do retorno financeiro, feita em duas abordagens, pelos métodos do

payback simples e payback descontado. Por fim, a análise dos resultados sugeriu

como economicamente viável a proposta do retrofit, tendo um retorno esperado em 1

ano e 3 meses para esta obra. Além disto, pode-se concluir que se expandir o

projeto para as outras construções da UFSC, como os prédios de salas de aula não

abordados e principalmente aos prédios administrativos e de salas de professores,

que atuam em um período maior no ano, ter-se-á uma visibilidade maior e um

retorno mais rápido do investimento.

Palavras-chave: Eficiência Energética, Retrofit, Iluminação de Salas de Aula.

vi

Sumário

1 Introdução ................................................................................................. 11

1.1 Motivação ........................................................................................... 11

1.2 Metodologia e Estrutura ..................................................................... 12

1.3 Conceitos Gerais de Iluminação ......................................................... 13

1.4 Sistema Elétrico Brasileiro .................................................................. 16

2 Revisão Bibliográfica................................................................................. 18

2.1 Conceitos Básicos de Iluminação ....................................................... 18

2.2 Sistema Tarifário Brasileiro ................................................................ 27

3 Início do trabalho ...................................................................................... 30

3.1 Aquisição dos dados .......................................................................... 30

3.2 Levantamento dos Dados ................................................................... 30

3.3 Classificação dos blocos .................................................................... 32

3.4 Densidade de Potência Instalada ....................................................... 35

3.5 Estimativa Potência total instalada ..................................................... 36

4 Solução Proposta ...................................................................................... 38

4.1 Especificações Técnicas .................................................................... 38

4.2 Cálculos Luminotécnicos .................................................................... 41

4.3 Potência Instalada Planejada ............................................................. 45

5 Análise do Retorno Financeiro .................................................................. 47

5.1 Economia de Energia Gerada ............................................................ 47

5.2 Levantamento de equipamentos a serem utilizados na reforma ........ 50

5.3 Custos ................................................................................................ 51

5.4 Cálculo de Retorno Financeiro ........................................................... 52

vii

5.4.1 Cálculo de Payback Simples ........................................................ 52

5.4.2 Cálculo de Payback Descontado.................................................. 52

6 Conclusão ................................................................................................. 55

7 Referências Bibliográficas ......................................................................... 57

Anexo A .......................................................................................................... 59

Anexo B .......................................................................................................... 61

viii

Lista de Figuras

Figura 1- Iluminação Geral ............................................................................. 15

Figura 2 – Densidade de Potência x Densidade de Potência Relativa ........... 20

Figura 3- Fluxo Luminoso ............................................................................... 20

Figura 4 - Fluxo Luminoso 2 ........................................................................... 21

Figura 5 – Eficiência Energética (lm/W) .......................................................... 21

Figura 6 – Pé-direito útil .................................................................................. 23

Figura 7 - Luminância ..................................................................................... 25

Figura 8 - Iluminância x Luminância ............................................................... 26

ix

Lista de Tabelas

Tabela 1- Subgrupos tarifários de consumidores de alta tensão .................... 28

Tabela 2 – Modalidade de fornecimento de energia elétrica .......................... 28

Tabela 3 – Dados das salas de aula............................................................... 31

Tabela 4 – Classificação quanto a semelhança física dos blocos .................. 32

Tabela 5 – Classificação quanto a existência de lâmpadas de 32 W ............. 33

Tabela 6 – Classificação quanto a existência de calhas reflexivas................. 33

Tabela 7 – Classificação quanto às pinturas das salas .................................. 34

Tabela 8 – Classificação quanto a Iluminância ............................................... 35

Tabela 9 – Densidade de potência instalada .................................................. 35

Tabela 10 - Situação atual dos centros .......................................................... 36

Tabela 11 – Análise luminotécnica do CTC .................................................... 42

Tabela 12 – CTC planejado ............................................................................ 43

Tabela 13 – CCB A planejado ........................................................................ 43

Tabela 14 – CCE planejado ............................................................................ 44

Tabela 15 – ARQ planejado ........................................................................... 44

Tabela 16 – EQA planejado ............................................................................ 44

Tabela 17 – Situação planejada dos centros .................................................. 45

Tabela 18 – Iluminância EQA medida ............................................................ 46

Tabela 19 – Economia de energia em kWh .................................................... 48

Tabela 20 – Preço de referência..................................................................... 49

Tabela 21 – Economia gerada pela redução da energia ................................ 49

Tabela 22 – Economia mensal total................................................................ 49

Tabela 23 – Levantamento de equipamentos ................................................. 50

Tabela 24 - Custos ......................................................................................... 51

x

Tabela 25 – Payback simples ......................................................................... 52

Tabela 26 – Payback simples x Payback descontado .................................... 54

11

1 Introdução

O Trabalho de Conclusão de Curso será baseado na experiência e

conhecimento de estágio na Coordenadoria de Planejamento de Recursos e

Ocupação Física, (CPROF), vinculado a Universidade Federal de Santa Catarina

(UFSC), localizado no campus trindade, em Florianópolis.

A CPROF abrange uma vasta gama de competências no que diz respeito a

projetos envolvendo arquitetura e engenharia da UFSC. O departamento

desenvolve desde projetos de eficiência energética, análise do consumo de energia

dos diferentes centros de ensino, levantamento e mapeamento das cargas,

mensuramento da qualidade das instalações, gerenciamento da rede hidráulica a

partir do levantamento de consumo, dentre outras.

A pesquisa realizada contemplou um levantamento de dados da instalação

atual de iluminação de salas de aulas de alguns prédios da UFSC, que teve início

no começo de 2011. Um dos intuitos desse levantamento será uma proposta

simples de um retrofit que pode ser implementada na iluminação das salas de aula

da UFSC. Este retrofit não tem o intuito de fazer um projeto completo e criar um

modelo ótimo para a iluminação, mas sim, constatar a situação atual da iluminação

e mostrar se a mudança sugerida será válida financeiramente. Para tal, deve-se

levar em consideração o tipo de contrato de energia elétrica e as tarifações

utilizadas.

Os recursos computacionais necessários para a realização da pesquisa e do

estudo serão fornecidos pelo CPROF, assim como os softwares e licenças

envolvidos.

1.1 Motivação

O custo da energia, bem como seu consumo, são assuntos cada vez mais

abordados em balanços financeiros de qualquer instituição. Exigem cuidados

também crescentes em termos de eficiência do seu uso, os quais, quando bem

administrados, podem gerar grandes economias de energia.

12

Podem-se cortar os gastos de diversas maneiras, como por exemplo, no

aperfeiçoamento das instalações, na utilização de aparelhos mais eficientes, no uso

de comandos adequados e também na modalidade de fornecimento de energia

(contrato de demanda com a concessionária), resultando em uma tarifa mais

adequada ao consumo do local.

Quando se fala de retrofit de eficiência energética, não se pode omitir a parte

relacionada à iluminação. Com a importância deste tema e este também sendo um

prévio interesse do autor juntamente com o fato de estar atualmente estagiando no

CPROF foi concebida a ideia deste trabalho. Desta forma, se os objetivos forem

alcançados, as conclusões poderão ser de relevância para projetos já

implementados. Tendo o sucesso esperado, pode-se contribuir de alguma forma

para proposta já feita a concessionária distribuidora de energia elétrica (Centrais

Elétricas de Santa Catarina - Celesc) investir seu capital destinado à eficiência

energética.

1.2 Metodologia e Estrutura

Na sequência deste capítulo será exibido um apanhado geral sobre a

iluminação e alguns conceitos como o valor agregado da qualidade, o conforto

luminoso, os diferentes objetivos que se propõe um projeto destes e também os

sistemas de iluminação. Após isso haverá uma abordagem do histórico recente do

Sistema Elétrico Brasileiro, a fim de contextualizar o sistema tarifário atual e a

instituição responsável (Agência Nacional de Energia Elétrica – ANEEL).

Já no capítulo dois serão apresentados os conceitos técnicos que servirão de

referência para o trabalho como um todo. Será apresentada toda a terminologia

envolvida na iluminação, suas fórmulas, símbolos e unidades, como também a

diferença conceitual dentre esses termos. No mesmo capítulo será mostrado como

é o sistema tarifário de energia brasileira e em qual modalidade se encaixam os

centros estudados da universidade.

O capítulo três colocará em detalhes os procedimentos realizados no

levantamento dos dados, mostrará como está atualmente a situação dos centros e

salas de aula que fazem parte deste estudo, e serão apresentadas tabelas com os

principais dados coletados.

13

No quarto capítulo mostrar-se-á a proposta de retrofit e as mudanças nos

equipamentos, como reatores de alto rendimento, lâmpadas e luminárias eficientes

e todos os cálculos luminotécnicos teóricos feitos para essa situação. Utilizando da

semelhança dentre as construções dos prédios da UFSC, será feita uma estimativa

de potência instalada para os prédios que não foram contemplados pela análise de

iluminância neste momento.

No quinto capítulo será feita uma estimativa de energia consumida (na ponta

e fora da ponta), e consequentemente uma estimativa total. Neste capítulo também

se fará o levantamento dos custos da obra, com orçamentos dos equipamentos e da

mão de obra esperada para a realização do projeto. Por fim, far-se-á o cálculo do

retorno financeiro, com duas abordagens sobre a previsão de retorno dos

investimentos do projeto (estudos de payback simples e payback descontado).

No capítulo seis haverá a conclusão do trabalho. Em um primeiro momento é

exposto o estudo deste caso e é analisado com os resultados obtidos com os

dados. Depois dessa etapa são analisados os pontos positivos e negativos desta

alternativa. E a conclusão, que se pode adiantar que o projeto é viável

economicamente, porém constatou-se que outros prédios, como os administrativos,

podem gerar uma economia ainda maior. Após isso serão avaliadas as possíveis

melhorias e estudos que podem dar continuidade e servir como guia para a

implementação prática da solução ou trabalhos futuros.

Por fim, serão apresentados a bibliografia e os anexos do trabalho.

1.3 Conceitos Gerais de Iluminação

Por se tratar de um local que tem por objetivo a especialização profissional e

científica, com função precípua de garantir o progresso nos diversos ramos de

conhecimento, pode-se dizer que a universidade é um ambiente diferenciado. As

salas e laboratórios de uma universidade têm de ser exemplares no que se refere à

utilização eficiente dos recursos energéticos, da qualidade dos materiais, sem

esquecer a qualidade de vida e o nível de conforto, podendo até, esses ambientes,

servirem de exemplo para atividades instrutivas educacionais. Na sequência serão

exibidos alguns termos introdutórios sobre iluminação.

14

Conforto luminoso

O que todos querem, profissionais e pesquisadores da área, como

engenheiros, arquiteto, empresas fornecedoras de tecnologias e no caso de uma

universidade, os alunos e professores, é que o ambiente tenha o melhor conforto

luminoso, a melhor qualidade e o menor custo possível. Esta equação parece

simples, porém depende de muitas variáveis. Em vias gerais conforto luminoso seria

luz natural e/ou artificial produzindo estímulos ambientais, ou seja, respostas

fisiológicas, gerando resultados em termos de quantidade e qualidade da luz como

também a sua distribuição no recinto.

Os objetivos e diretrizes

Para a iluminação, a função desta é, em primeiro e mais importante,

parâmetro para a definição de um projeto. A definição de qual sistema de iluminação

é indicado para uma sala de aula, como também a sua iluminância média pode-se

encontrar nas normas. Este trabalho basear-se-á nas normas da Associação

Brasileira de Normas Técnicas – (ABNT), mais especificamente a norma NBR5413,

a qual diz respeito à iluminância de interiores que é responsável por estabelecer a

iluminância média por tipo de sala, a norma NBR5382 – verificação de iluminância

de interiores para a aquisição dos dados de forma correta e por fim NBR5461 que

diz respeito à terminologia da iluminação.

Sistemas de Iluminação

Conforme consta em [6], o primeiro passo de um projeto luminotécnico é

definir o sistema de iluminação e não o número e tipos de lâmpadas e/ou luminárias.

Para isto pode-se usar como parâmetro as três perguntas que se seguem:

1. Como a luz deverá ser distribuída no ambiente?

2. Como a luminária irá distribuir a luz?

3. Qual é a ambientação que queremos dar, com a luz, a este espaço?

Qualquer que seja a resposta que obtivermos em relação a essas perguntas,

saberemos que o modelo de sistema adotado deverá ser escolhido em função do

propósito de atividade do local, ou seja, caso esse ambiente seja laborativo ou não.

15

Para se responder a primeira pergunta, classificamos os sistemas de acordo com a

distribuição de luminárias e os efeitos produzidos no plano de trabalho.

a) Iluminação geral: distribuição aproximadamente regular pelo teto;

iluminação horizontal de um certo nível médio; uniformidade. Tem a

vantagem de ter uma flexibilidade na disposição interna do ambiente – layout.

E por desvantagem não atender a especificações de locais que necessitam

de iluminâncias mais elevadas, grande consumo de energia, etc. A Figura 1

exemplifica um caso de iluminação geral.

b) Iluminação localizada: concentra-se a luminária em locais de principal

interesse. Exemplo: locais restritos em trabalhos de fábricas. Vantagens:

maior economia de energia. A mudança de layout é uma desvantagem, pois

teria que trocar a posição das luminárias também.

c) Iluminação de tarefa: luminárias perto da tarefa visual e do plano de

trabalho iluminando uma área muito pequena. Tem a vantagem de ter uma

economia maior ainda de energia e poder fazer controles luminotécnicos.

Como desvantagem tem-se a necessidade de utilizar outro tipo de iluminação

para complementar e apresenta menor flexibilidade na troca de posição do

plano de trabalho.

Fonte: Iluminação - Conceitos e Projetos. Osasco: Osram, 2009.

Figura 1- Iluminação Geral

No caso de um ambiente acadêmico, este se caracteriza como sendo um

local laborativo, e, portanto, o sistema de iluminação geral é o mais indicado para o

uso em salas de aula.

16

1.4 Sistema Elétrico Brasileiro

Achou-se pertinente apresentar uma breve descrição sobre o Sistema Elétrico

Brasileiro a fim de elucidar a atual situação do sistema tarifário brasileiro. O modelo,

tal qual conhecemos hoje, começou a se moldar na década de 90 do século

passado. Em 1993, se extinguiu a equalização tarifária com a lei 8.631 e criou-se o

contrato de suprimento entre geradores e distribuidores. Em 1996, após as

conclusões do Projeto de Reestruturação do Setor Elétrico Brasileiro, coordenado

pelo Ministério de Minas e Energia, foi identificada a necessidade de criação de um

órgão regulador, a ANEEL, um operador para o sistema elétrico (Operador Nacional

do Sistema Elétrico – ONS) e um ambiente para a realização das transações de

compra e venda de energia elétrica (Mercado Atacadista de Energia Elétrica –

MAE).

É um fato por demais conhecido o aumento contínuo do consumo de energia

devido ao crescimento populacional e ao aumento de produção pelas indústrias.

Isso exige planejamento antecipado e execução de políticas econômicas

governamentais para suprir, a tempo, as necessidades de expansão da produção de

energia. Porém, após uma década sem investimentos e falta de planejamento,

somados com a falta de chuva, culminou com uma crise de abastecimento de

energia elétrica no ano de 2001, sucedendo racionamentos de consumo de energia

e até as interrupções ou falta de energia elétrica frequente.

Nos anos subsequentes, o Governo Federal através do Comitê de

revitalização do Modelo do Setor Elétrico, lançou as bases de um novo Setor

Elétrico Brasileiro. Em termos institucionais, definiu-se a criação de instituição

responsável pelo planejamento do setor elétrico a longo prazo (a Empresa de

Pesquisa Energética – EPE), uma instituição com a função de avaliar

permanentemente a segurança do suprimento de energia elétrica (o Comitê de

Monitoramento do Setor Elétrico - CMSE) e uma instituição para dar continuidade

aos trabalhos do MAE, relacionadas a comercialização de energia elétrica no

sistema interligado (a Câmara de Energia Elétrica – CCEE).

O novo modelo tem por objetivo:

Garantir a segurança do suprimento de energia elétrica;

Promover a modicidade tarifária;

17

Promover a inserção social no Setor Elétrico Brasileiro, em particular

pelos programas de universalização de atendimento;

Para o interesse desse trabalho a parte tarifária é a de maior relevância. Serão

apresentadas então as atribuições da reguladora ANEEL a qual é a responsável por

estipular essas tarifas.

Aneel

Com a responsabilidade de regular, fiscalizar e solucionar conflitos no ambiente

do Setor Elétrico Brasileiro, segundo a própria ANEEL esta tem como missão

“proporcionar condições favoráveis para o mercado de energia elétrica se

desenvolva em equilíbrio entre os agentes e em benefício da sociedade”. Dentre as

várias atribuições da ANEEL, destaca-se a de maior pertinência para esse trabalho,

como a que segue:

Fixar os critérios para cálculo das Tarifas de Uso dos Sistemas Elétricos

de Transmissão e Distribuição - TUST e TUSD – (Lei nº 9.074/1995), e

arbitrar seus valores nos casos de negociação frustrada entre os agentes

envolvidos (Lei nº 9.724/96).

18

2 Revisão Bibliográfica

2.1 Conceitos Básicos de Iluminação

De acordo com [6], luz é, portanto, a radiação eletromagnética capaz de

produzir uma sensação e está compreendida entre 380 e 780nm. A combinação de

vermelho, azul e verde, as quais são chamadas de cores primárias, permite obter o

branco. Há uma tendência em pensar que os objetos possuem cores definidas,

porém, na verdade, eles apenas refletem a luz incidente sobre eles. Portanto agora,

ainda segundo [6], serão apresentados alguns conceitos importantes sobre

iluminação que se farão necessários para o entendimento desse trabalho. E são

eles:

Potência total instalada;

Densidade de potência;

Densidade de potência relativa;

Fluxo luminoso;

Eficiência energética da lâmpada;

Eficiência das luminárias;

Eficiência do recinto;

Índice de recinto;

Fator de utilização;

Fator de depreciação;

Nível de iluminância;

Intensidade luminosa;

Luminância;

Temperatura de Cor;

Fator de fluxo luminoso.

Estes são os principais conceitos relacionados à iluminação, e a seguir serão

explicados resumidamente cada um desses itens, procedidos de seu símbolo, e se

for o caso, sua unidade.

19

A. Potência Total Instalada: É o somatório da potência de todos os aparelhos

instalados na iluminação.

( 1 )

Onde, (n) é a quantidade de unidades utilizadas e w* é potência consumida

pelo conjunto de lâmpadas somada a potência de todos os reatores,

transformadores e/ou ignitores.

B. Densidade de Potência: Potência total instalada em watts por metro

quadrado de área.

(2)

C. Densidade de Potência Relativa

Símbolo: Dr

Unidade: W/m² p/ 100 lx

É a densidade de potência total instalada para cada 100 lx de iluminância.

Tomando como exemplo duas instalações fictícias, vide Figura 2, pode-se ter a

impressão que a instalação 2 é mais eficiente que a 1 já que a densidade de

potência 2, D2 = 20 W/m², é menor que a da instalação 1, D1 = 30 W/m². Porém, no

caso de se avaliar a eficiência de uma lâmpada tem-se que levar em consideração a

iluminância em ambos os casos. E para isso, o parâmetro que se deve usar é a

Densidade Relativa, como o que segue:

(3)

(4)

Logo, a instalação 2 consome mais energia por metro ao quadrado, e também

fornece menos luz. Portanto a instalação 1 é mais eficiente. Este conceito é

interessante quanto à comparação de rendimento de luminárias e lâmpadas.

20


Figura 2 – Densidade de Potência x Densidade de Potência Relativa

D. Fluxo Luminoso

Símbolo: ɸ

Unidade: lúmen (lm)

Fluxo luminoso é a radiação total da fonte entre os limites de comprimento de

onda mencionados (380 e 780 nm). Fluxo luminoso é a quantidade de luz emitida

por uma fonte, medida em lúmens, na tensão nominal de funcionamento.


Figura 3- Fluxo Luminoso

21


Figura 4 - Fluxo Luminoso 2

E. Eficiência Energética da Lâmpada

Símbolo: ŋw

Unidade: lm/W (lúmen/watt)

As lâmpadas além de se diferenciarem pelos seus fluxos luminosos

caracterizam-se pelas diferentes potências que consomem. A seguir tem-se um

gráfico com vários tipos de lâmpadas e sua respectiva eficiência energética

expressa em lúmens por watt.


Figura 5 – Eficiência Energética (lm/W)

22

F. Eficiência das Luminárias:

Símbolo: ŋL

Unidade: adimensional.

Razão do Fluxo Luminoso emitido por uma luminária, em relação à soma dos

fluxos individuais das lâmpadas funcionando fora da luminária. Normalmente esse

fator é fornecido pelo fabricante da luminária.

G. Eficiência do Recinto

Símbolo: ŋʀ

Unidade: adimensional.

O valor da eficiência do recinto é dado por tabelas, contidas nos catálogos

dos fabricantes de luminárias, onde se relacionam os valores dos coeficientes de

reflexão do teto, paredes e piso, com a curva de distribuição luminosa da luminária

utilizada e o índice do recinto.

H. Índice de recinto: é a relação entre as dimensões e características do local.

A equação para cálculo direto desse índice é a seguinte:

(5)

Sendo,

a = comprimento do recinto

b = largura do recinto

h = pé-direito útil

h’= distância do teto ao plano de trabalho

H = pé direito

hpt = altura do plano de trabalho

h pend = altura do pendente da luminária

23


Figura 6 – Pé-direito útil

O pé direito útil é o valor do pé-direito total do recinto (H), menos a altura do

plano de trabalho (hpt), menos a altura do pendente da luminária (h pend). Isto é, a

distância real entre a luminária e o plano de trabalho.

(6)

O fluxo luminoso pode ser alterado de acordo com o tipo de luminária

empregada e as dimensões do recinto.

I. Fator de Utilização: É o fluxo luminoso final que irá incidir sobre o plano de

trabalho. Sua equação, nada mais é do que a multiplicação da eficiência das

luminárias (ŋL) com a eficiência do recinto (ŋʀ), conforme mostra a Equação (7).

(7)

Ele indica, portanto, a eficiência luminosa do conjunto lâmpada, luminária e

recinto. Determinados catálogos indicam tabelas de fatores de utilização para suas

luminárias. Apesar destes serem semelhantes às tabelas de eficiência do recinto, os

valores nelas encontrados não precisam ser multiplicados pela eficiência da

luminária, uma vez que cada tabela é específica para uma luminária e já considera a

sua perda na emissão do fluxo luminoso. Esta tabela nada mais é do que o valor da

24

eficiência do recinto já multiplicado pela eficiência da luminária, encontrado pela

interseção do índice do recinto (K) e das refletâncias do teto, paredes e piso, nesta

ordem.

J. Fator de Depreciação

Símbolo: Fd

Unidade: % e adimensional.

Esta é decorrente da depreciação do fluxo luminoso da lâmpada e do

acúmulo de poeira sobre lâmpadas e luminárias. Valores aceitáveis são 20% para

ambientes com boa manutenção e 40% para ambientes com manutenção crítica

(galpões indústrias, garagens, etc.), isto é, originando Fatores de Depreciação de

0,8 e 0,6 respectivamente.

K. Iluminância

Símbolo: E

Unidade: lux (lm/m2)

Luz que uma lâmpada irradia, relacionada à superfície à qual incide, define

uma nova grandeza luminotécnica denominada de iluminamento, nível de

iluminação ou conforme ao padrão da NBR5461, iluminância. Expressa em lux (lx),

indica o fluxo luminoso de uma fonte de luz que incide sobre uma superfície situada

a certa distância dessa fonte.

(8)

L. Intensidade Luminosa

Símbolo: I

Unidade: candela (cd)

É o fluxo luminoso irradiado na direção de um determinado ponto.

M. Luminância: Das grandezas mencionadas, até então, nenhuma é visível, isto

é, os raios de luz não são vistos, a menos que sejam refletidos em uma superfície.

25

Portanto, luminância é a intensidade luminosa que emana de uma superfície

aparente.

A Equação (9) mostra uma das maneiras de se calcular a Luminância. O processo é

ilustrado pela Figura 7.

(9)

Na qual,

L = Luminância, em cd/m2;

I = Intensidade luminosa, em cd;

A = Área projetada;

α = ângulo considerado, em graus.


Figura 7 - Luminância

Pelo o fato de existirem termos tão próximos na sua terminologia, é

importante estar em mente a diferença entre Iluminância e Luminância. A Figura 8

ilustra de forma simples o que se refere cada grandeza.

26


Figura 8 - Iluminância x Luminância

N. Índice de Reprodução de cor (IRC)

Símbolo: IRC

Unidade: Adimensional

Objetos de luz podem parecer diferentes mesmo quando estão sendo

iluminados por lâmpadas de mesma tonalidade de cor. O IRC está compreendido

entre os valores de 0 a 100, onde o máximo seria a comparação com a luz natural, o

sol. Quanto maior a diferença na cor de um objeto iluminado por luz artificial a ele

iluminado pela luz natural, menor seu IRC.

O. Temperatura de Cor

Símbolo: T

Unidade: K (kelvin)

Pela dificuldade que se tem de distinguir as diferentes tonalidades de cores de

lâmpadas, foi estipulado que o melhor parâmetro pra tal grandeza era a temperatura

de cor, esta que é a aparência de cor da luz emitida pela fonte de luz. É importante

frisar que a temperatura de cor não está ligada com a eficiência energética de uma

lâmpada ou mesmo sua irradiação de calor. Quanto mais alta a temperatura de cor,

mais clara é essa luz. Se a luz é chamada de luz “quente” quer dizer que sua

27

temperatura de cor é menor, e logo se tem uma cor com um aspecto mais

amarelado. O contrário também é verdadeiro, quanto mais “fria” for uma cor, mais

alta será sua temperatura. A temperatura de cor está intimamente ligada com

atividade desenvolvida no ambiente em questão. Para ambientes mais

aconchegantes, se utiliza cores mais “quentes”, agora para ambientes laborativos,

como escritórios, e no presente caso, de uma sala de aula, o mais indicado seria

uma cor mais “fria”, que seja mais estimulante.

P. Fator de Fluxo Luminoso

Símbolo: Bf

Unidade: %

Também chamado de Fator de Reator ou do inglês (Ballast Factor - Bf). Este

fator é relação entre o fluxo luminoso obtido e o fluxo luminoso nominal da lâmpada.

Atualmente números comuns de Bf variam entre 0,9 a 1,1.

2.2 Sistema Tarifário Brasileiro

No Brasil, a tarifa de energia elétrica é o preço definido pela ANEEL que deve

ser pago pelos consumidores finais. As tarifas podem ser calculadas para

uma concessionária de distribuição (distribuidora) ou para uma concessionária de

transmissão (transmissora). O cálculo feito para as distribuidoras são as tarifas de

distribuição, que é o preço cobrado ao consumidor final. Segundo a resolução da

ANEEL n° 456/2000, que estabelece as condições gerais de energia elétrica, definiu

seis subgrupos tarifários para consumidores de alta tensão conectados às redes de

distribuição, conforme se observa na Tabela 1.

Na UFSC a fatura denominada de Cidade Universitária, é referente a uma

região com tensão de atendimento de 13,8 kV. Portanto, esta se enquadra no

subgrupo A4 o qual abrange as tensões de fornecimento de 2,3 kV a 25 kV.

Para consumidores do Grupo A, existem três modalidades de fornecimento,

as quais são descritas na Tabela 2.

28

Tensão de Atendimento Classificação

Subgrupo A1 Tensão de fornecimento igual ou superior 230 kV

Subgrupo A2 Tensão de fornecimento de 88 kV a 138 kV

Subgrupo A3 Tensão de fornecimento de 69 kV

Subgrupo A3a Tensão de fornecimento de 30 a 44 kV

Subgrupo A4 Tensão de fornecimento de 2,3 a 25 kV

Subgrupo AS Tensão de fornecimento inferior a 2,3 kV

Fonte: Resolução ANEEL N° 456/2000

Tabela 1- Subgrupos tarifários de consumidores de alta tensão

Tensão de Atendimento

Classificação

Convencional Caracterizada pela aplicação de tarifas de consumo de energia e/ou demanda de

potência independentemente das horas de utilização do dia e dos períodos do

ano.

Horo-sazonal

Azul

Modalidade de fornecimento estruturada a aplicação de tarifas diferenciadas de

consumo de energia elétrica, de acordo com as horas de utilização do dia e dos

períodos do ano, bem como de tarefas diferenciadas de demandas de potência

de acordo com as horas de utilização do dia.

Horo-sazonal

Verde

Modalidade de fornecimento estruturada para a aplicação de tarifas diferenciadas

de consumo de energia elétrica, de acordo com as horas de utilização do dia e

dos períodos do ano, bem como de uma única tarifa de demanda e potência.

Fonte: Resolução ANEEL N° 456/2000

Tabela 2 – Modalidade de fornecimento de energia elétrica

Os preços estipulados na ponta e fora da ponta estão divididos em duas

tarifas conforme a época do ano, o úmido e o seco, sendo o primeiro compreendido

entre os meses de Dezembro a Abril (período de chuvas mais abundante no

território nacional), e o segundo de Maio a Novembro. Como a malha elétrica

brasileira é dominada por usinas hidrelétricas, o período úmido é caracterizado por

29

um preço ligeiramente menor do que o seco. Podem ser conferidos em [11], o

endereço disponibilizado pela CELESC. Lá se encontram os preços sem a

incidência dos impostos, pois se deve agregar a este valor o ICMS (Imposto sobre

Circulação de Mercadorias e Serviços), como também o PIS/PASEP (Programa de

Integração Social - PIS e Programa de Formação do Patrimônio do Servidor Público

- PASEP) e o COFINS (Contribuição para o Financiamento da Seguridade Social -

COFINS). O ICMS tem um valor fixo de 25% para a região de Florianópolis. Já os

impostos do PIS/PASEP e do COFINS, variam mês a mês.

30

3 Início do trabalho

3.1 Aquisição dos dados

A aquisição de dados feita faz parte de um projeto mais amplo iniciado pelo

CPROF, que visa fazer parte do programa da CELESC de eficiência energética, o

qual incluía também alguns prédios administrativos como o prédio da CERTI. Além

de iluminação foram levantados dados de climatização, outro fator determinante

quando o assunto é eficiência energética, porém não será abordado no presente

trabalho. Na parte de iluminação, foram coletados dados de toda a estrutura dos

prédios visitados. Além das salas de aula, foram contemplados salas de informática,

escritórios, auditórios, corredores, dentre outros ambientes. Como todo esse

conteúdo geraria um trabalho muito extenso, e de diferentes áreas de

conhecimento, no caso da climatização, optou-se por fazer um trabalho mais

detalhado e focado, onde o retrofit da iluminação das salas de aula foi o tema

escolhido. Este por ter grande visibilidade no meio acadêmico, com a iluminação

influenciando diretamente na qualidade das exposições das aulas, e por ter uma

parcela considerável de carga, justificou-se a importância desta escolha.

Este capítulo foi destinado a apresentar o panorama de como estão as

instalações da iluminação e sua iluminância média nos tipos de sala comuns nos

prédios. Serão apresentadas as características gerais das salas visitadas, como os

parâmetros físicos (área, altura do pé-direito, altura pé-direito útil, quantidade e

dimensões das janelas), cores do ambiente (paredes, tetos, chão e móveis), carga

instalada, tipos de lâmpadas, luminárias e reatores instalados.

3.2 Levantamento dos Dados

Como seria inviável apresentar o conteúdo de todas as salas que tiveram

seus dados levantados, será mostrada nessa primeira etapa uma tabela com o

intuito de exibir como os dados foram tratados.

31

Fonte: Levantamento CPROF

Tabela 3 – Dados das salas de aula

Na Tabela 3, está presente uma parte dos dados coletados no prédio do

CFH. Como se pode notar os principais dados são coletados, apresentando da

esquerda para direita, as dimensões da sala, a quantidade e as dimensões das

janelas, a cor do ambiente, o tipo de lâmpada encontrado e a cor desta e também a

quantidade de comandos presentes. Apesar de a presença das janelas

influenciarem na iluminância média, esta não será tratada no trabalho apresentado,

porém fica como proposta para trabalhos futuros. Observações de peculiaridades

das salas também foram coletadas. Detalhes como número de lâmpadas queimadas

e/ou reatores estragados foram levados em consideração.

Portanto os principais fatores colhidos e estão presentes no banco de dados

são:

Dimensões das salas (largura, comprimento, altura);

Claridade da pintura do recinto (parede, tetos, pisos);

Tipo da lâmpada (Fluorescente, Incandescente, etc.);

Presença do KIT UFSC (lâmpadas 32 W + luminárias com calhas

reflexivas + reator);

Cor da luz (Branca, Amarelada, etc.);

Quantidade de comandos para acionarem as lâmpadas;

Potência e quantidade das lâmpadas instaladas;

Iluminância média medida (lux);

Observações peculiares.

Cor Comando

L C A H Qtde L H teto parede piso móvel Kit luz Qtde

7.05 7.10 50.06 2.76 2 3.40 1.60 Branco Branco Escuro Clara F N Branca 2






Dimensões Janela Cor alvenaria

Tipo

Lâmp

32

3.3 Classificação dos blocos

De forma simplista, a fim de avaliar a situação das instalações elétricas na

universidade, algumas etapas foram escolhidas no intuito de chegar a um panorama

que descrevesse de forma sucinta os prédios de salas de aula avaliados. Portanto,

a caracterização foi feita de acordo as seguintes etapas:

1. Estrutura Física dos Blocos

No campus universitário, existem alguns modelos de construções, e alguns

desses seguem o mesmo padrão na sua estrutura. Pensando nisso, para facilitar o

projeto, procurou-se inicialmente agrupar os prédios que tem suas construções

físicas semelhantes, levando em consideração a fachada como também as

disposições de salas nos blocos, como mostrado na Tabela 4.

Classificação quanto à semelhança na estrutura física dos centros

Grupo 1 Grupo 2 Grupo 3 Grupo 4 Grupo 5

CTC CDS CCE ARQ EQA

CCS CCB A

CFH CCB B

CSE

CSE C

CSE D

CFH C

CFH D

Fonte: Levantamento feito pelo CPROF

Tabela 4 – Classificação quanto a semelhança física dos blocos

2. Lâmpadas de 32 W instaladas nas salas de aula

Mais recentemente, os prédios da UFSC que estão sendo projetados e os

que estão em construção, já utilizam as lâmpadas T5, de 28 W e fluxo luminoso de

2900 lm. Para o caso de reprojetos, o indicado é utilizar o padrão estipulado pelo

PRUEN com lâmpadas T8 de 32 W, como é o caso da maior parte dos prédios do

CCS e do CTC. Esses prédios tiveram reformas recém-concluídas no ano de 2010.

Porém, ainda se encontram algumas melhorias que podem ser feitas nestes

prédios, e irá ser exposto mais adiante. Por vezes encontra-se a presença de

33

luminárias com calhas reflexivas, juntamente com um reator compatível. Mesmo não

sendo hoje no mercado o mais eficiente, ainda é um conjunto com boa eficiência

energética. Criaram-se então dois grupos entre os prédios que foram visitados,

separados como demonstra a tabela na sequência:

Classificação quanto à existência de apenas lâmpadas de 32 W de potência nas salas de aula do bloco

Menos de 80% das salas Mais de 80% das salas

CTC x

CCS x

CFH x

CDS x

CCE x

CSE x

ARQ x

EQA x

Certi x

CCB x


Tabela 5 – Classificação quanto a existência de lâmpadas de 32 W

3. Quanto à existência de calhas reflexivas


Tabela 6 – Classificação quanto a existência de calhas reflexivas

Classificação quanto à existência de calhas reflexivas padrão UFSC nas luminárias de cada sala de aula do bloco.

Em menos de 80% das salas Em mais de 80% das salas

CTC x

CCS x

CFH x

CDS x

CCE x

CSE x

ARQ x

EQA x

Certi x

CCB x

34

Outro fator preponderante é a existência de calhas reflexivas. Muito importante

na qualidade da iluminação, foram averiguados e separados em grupos os prédios

que possuem ou não calhas reflexivas em mais de 80% de suas salas de aula.

4. Quanto à pintura das salas

A pintura do recinto é outro fator importante. O conjunto de pinturas de teto,

parede e piso são fundamentais para refletirem a luz incidente. Quanto mais clara

for a pintura do ambiente, mais irá influenciar na eficiência do recinto que

juntamente com a eficiência da lâmpada tem como produto o fator de utilização da

sala. A qualidade das pinturas das salas de aula foram separadas conforme a

seguir:

Classificação quanto à pintura com cores claras da parede, teto e piso das salas de aula do bloco.

Menos de 80% das salas Mais de 80% das salas

CTC x

CCS x

CFH x

CDS x

CCE x

CSE x

ARQ x

EQA x

Certi x

CCB x


Tabela 7 – Classificação quanto às pinturas das salas

Ou seja, ao analisar a Tabela 7 nota-se que todos os blocos visitados têm pelo

menos 80% das suas salas com pinturas boas.

5. Quanto à iluminância

Somente olhando para esse panorama mostrado na Tabela 8, consegue-se

uma noção de quais blocos estão com melhores instalações, porém deve-se

35

salientar que algumas salas satisfazem esta iluminância mínima, porém

apresentam o superdimensionamento, que não é desejável também.

Classificação quanto à média de iluminância (lux) de cada sala de aula do bloco está de acordo com a norma (obs.: 300 lx para uma sala de aula segundo a NBR5413).

Menos de 80% Mais de 80%

CTC x

CCS x

CFH x

CDS x

CCE x

CSE x

ARQ x

EQA x

Certi x

CCB x


Tabela 8 – Classificação quanto a Iluminância

3.4 Densidade de Potência Instalada

Com a finalidade de estipular uma grandeza para monitorar a qualidade das

instalações elétricas, a densidade de potência instalada se mostrou uma boa

referência.

Iluminação (W) Área (m²) Densidade de Potência Iluminação (W/m²)

ARQ 8.866 834 10,63

CCB A 5.024 403 12,47

CCB B 3.008 242 12,43

EQA 1.536 171 9,01

CFH 19.631 1.165 16,85

CTC 21.556 2.426 8,89

CCE 20.632 1.821 11,33

CSE 25.208 2.043 12,34

Total 105.461 9.105 11,58

Fonte: Elaborado pelo autor

Tabela 9 – Densidade de potência instalada

36

Mesmo o CTC (Centro Tecnológico da UFSC) possuindo a densidade de

potência melhor dentre as instalações apuradas, este resultado é aquém do que se

pode conseguir para este prédio. Isto também não quer dizer que dentre esses

prédios o CTC é o que tem o projeto mais eficiente (e será mostrado que realmente

não o é), pois dentro de cada prédio, há padrões de salas com características

próprias. Os índices de recinto, juntamente com a área, influenciam diretamente na

potência mínima a ser instalada por sala. Em contrapartida, se analisarmos o outro

extremo, o CFH, o qual tem sua estrutura física semelhante ao CTC, notamos o

quanto deficitária é a instalação deste centro, possuindo uma média de 16,85 W/m²

nas salas. Além desse aspecto quantitativo, deve-se atentar ao valor qualitativo, que

no caso da iluminação nas salas de aula, é a iluminância de 300 lux. Em alguns

casos observou-se que a iluminância média encontra-se abaixo do indicado e outros

casos tem-se uma iluminância superdimensionada.

3.5 Estimativa Potência total instalada

Para fazer uma estimativa total de potência instalada, utilizou-se da

comparação dos centros já estudados com os que não tinham sido estudados. Para

tal foram utilizados os aspectos físicos construtivos de grupo, como mostrado na

Tabela 4, e que tivesse as instalações elétricas nos mesmos patamares de tempo e

de qualidade das instalações.

Centros Area m² Densidade de Potência - W/m²

Potência Iluminação (W)

Grupo 1 CTC + EEL 2426,17 8,88 21.556

CCS 1479,37 8,88 13.144

CFH 1164,59 16,86 19.631

CSE 2043,42 12,34 25.208

Grupo 2 CDS 297,69 12,45 3.706

CCB A e B 645 12,45 8.032

Grupo 3 CCE 1821,00 11,33 20632,00

Grupo 4 ARQ 834,00 10,63 8866,00

Grupo 5 EQA 170,56 9,01 1536,00

Total 10881,81 11,24 122311,13


Tabela 10 - Situação atual dos centros

37

Os centros que aparecem em negrito tiveram sua potência estimada. A partir

da Densidade de Potência Média presente nos prédios avaliados, pode-se estimar a

potência instalada dos centros que não faziam parte do banco de dados,

multiplicando pela sua área em salas aula. O CSE por possuir um projeto de retrofit

inicializado em 2003, realizado pela equipe do PRUEN, usa-se como base o

relatório de 2007 referenciado em [12]. O CTC serviu como base para CCS por

terem concluídos seus retrofits em 2010. O CDS por sua vez teve sua carga

estimada através do prédio do CCB. No próximo capítulo serão exibidos os cálculos

luminotécnicos. Estes cálculos mostraram os padrões que serão adotados para um

projeto de iluminação.

38

4 Solução Proposta

Apesar de algumas construções da UFSC seguirem o mesmo padrão, outras

não o seguem. Para não se tornar um trabalho árduo, o desafio se torna em como

estipular então um estudo para se aplicar na universidade como um todo, tendo em

vista as diferenças nas suas construções físicas e de instalações. Estas estruturas

se diferenciam em área, altura do pé direito, quantidade de janelas, tipos de

comandos, tipos de lâmpadas instaladas, luminárias, etc. Logo, o mais indicado

seria estipular um padrão de densidade de potência para cada tipo de centro

através de uma sala padrão. Em um mesmo centro, estão presentes alguns tipos de

salas que não variam demasiadamente, porém devem ser analisados. Separa-se o

centro em algumas salas padrões e através dos cálculos consegue-se estimar com

certa precisão a potência total necessária para a iluminação de um bloco mantendo

a eficiência energética e a iluminância segundo as diretrizes da UFSC.

4.1 Especificações Técnicas

Como se pode ver em [10], as especificações técnicas dos equipamentos de

iluminação da UFSC segundo a PORTARIA Nº 161 /GR/2003, são dadas pelas

diretrizes para eficiência energética aprovada pela Comissão do Programa de

Racionalização do Uso de Energia – PRUEN. Todas as especificações quanto aos

tipos de equipamentos, pela sua importância e recorrência neste trabalho, estão

presentes também no Anexo A.

Agora com a ajuda do Anexo D dessas diretrizes, para locais em que os

níveis de iluminação de projeto sejam superiores a 200 lux, recomenda-se a

utilização do conjunto ou KIT (lâmpada, luminária e reator) composto por duas

lâmpadas fluorescentes tubulares T8 de 32 W e 2700 lm, luminária dupla com

refletores de alumínio polido e reator eletrônico.

A primeira alternativa que alguém poderia propor seria trocar todos os

equipamentos existentes pelos mais eficientes presentes no mercado. Atualmente

podemos encontrar no mercado lâmpadas de 28 W, com 2900 lm de fluxo luminoso

nominal (Exemplo: T5 HE 28 W/840 da OSRAM), ou mesmo as lâmpadas de LED,

39

cada vez mais presentes no cenário de iluminação. Ainda de acordo com [10], no

anexo D das diretrizes, no item 3, encontramos o trecho que diz o seguinte: “Os

conjuntos de equipamentos listados no Anexo A poderão, no futuro, ser alterados e

substituídos por equipamentos mais eficientes (como, por exemplo, a tecnologia T5

de lâmpadas fluorescentes), desde que venham a apresentar viabilidade

econômica.”. Porém, com o uso de cálculos simples, descartou-se essa opção, que

ainda não se mostra viável economicamente, pois não se pode simplesmente trocar

um ponto de lâmpada T8 por um T5, por exemplo. Um número considerável de

salas de aulas possuem lâmpadas nos padrões estipulados pelo PRUEN em bom

estado, inviabilizando, por enquanto, a substituição do padrão T8 por lâmpadas de

tecnologia T5. As lâmpadas e luminárias em bom estado atualmente instaladas (32

W / calhas reflexivas) podem e devem ser mantidas. A seguir serão expostas as

principais especificações técnicas do KIT e os modelos escolhidos para serem

utilizados nos cálculos luminotécnicos.

Lâmpada

Conforme já foi citado anteriormente, uma luminária dará suporte a duas

lâmpadas T8 de 32 W. Estas lâmpadas tem que ter um fluxo luminoso mínimo de

2700 lm. Como a atividade de uma sala de aula é uma atividade estimulante, e de

acordo com o anexo D de diretrizes do PRUEN foi determinado que a cor devesse

estar em uma faixa de 3000 K a 4000 K. O IRC acima de 85, para esses tipos de

ambiente, seria o indicado. Para uma lâmpada que atendesse as especificações

deste projeto, foi escolhida a cor de 4000 K, pois esta além de ser uma cor

estimulante possui um bom nível de conforto aos olhos.

T8 FO32W/840 da OSRAM;

Luminária

Após a decisão do padrão da lâmpada a ser utilizada no projeto, vem a

escolha da luminária. Algumas luminárias foram utilizadas nas simulações de

cálculos luminotécnicos e comparadas, como a Philips TMS 500, as da ITAIM 3320,

4410 e 4100 e Abalux A401. Mas, pelo fato de ter um custo benefício melhor,

atender as exigências da norma da UFSC e ter a disponibilidade no mercado foi

escolhida a ITAIM 3320.

40

ITAIM modelo 3320 (2x32W), rendimento de 84%;

Reator

O reator escolhido foi o Reator Eletrônico de Alto Fator de Potência (RET

AF), da empresa Trancil. Este que já foi testado pela UFSC, demonstrou os

melhores resultados, quanto a TDH em altas frequências, e tensão de partida. Outro

fator relevante é que se consegue comprar direto da fábrica com compras de grande

escala, conseguindo um preço mais acessível. Seu fator de fluxo luminoso é Bf =

1,00.

RET 2.32 AF da Trancil;

Após a definição do KIT, que será utilizado neste cálculo luminotécnico,

devem-se estabelecer os outros parâmetros em comum que serão utilizados na

estimativa de potência ideal. A seguir serão exibidas as variáveis comuns

encontradas no ambiente das salas de aula:

Altura do Pendente das luminárias

Conforme estipulado pelas diretrizes da UFSC, o modelo padronizado é

luminária do tipo sobrepor, que por simplicidade, será igualada a uma de embutir,

fazendo a altura do pendente igual a zero.

Claridade do Ambiente

Como se obteve uma média geral de qualidade na pintura das salas,

conforme consta na Tabela 7, todos os centros tem em pelos 80% das suas salas

uma pintura clara. Pela homogeneidade na pintura das salas entre os centros,

conclui-se que este não será um fator que diferenciá-los na iluminação nesse

momento, podendo assumir um padrão de qualidade comum, estipulados para esta

análise em 70, 50 e 10 por cento de claridade para tetos, paredes e pisos

respectivamente. Entretanto, o fator de recinto, estipulado pela claridade das

pinturas no ambiente, deve ser sempre monitorado, pois este influencia diretamente

na iluminância.

41

Depreciação da Iluminação

Todos os cálculos luminotécnicos que serão abordados neste trabalho

utilizarão o Fd de 80%. Como consta em [10], “O Fd engloba a depreciação natural

do fluxo luminoso das lâmpadas no decorrer do tempo e a depreciação do fluxo

luminoso que atinge o plano de trabalho devido ao acúmulo de sujeira tanto nas

lâmpadas e luminárias, como nas superfícies do ambiente, ao longo de um

determinado período de funcionamento. Para atingir a iluminância média de projeto

após um período de 24 meses, os projetos luminotécnicos executados na UFSC

deverão utilizar um fator de depreciação (Fd) igual a 0,80.”

4.2 Cálculos Luminotécnicos

Será feito agora o cálculo luminotécnico dos centros apurados, para cada

grupo, conforme denominado na Tabela 4, terá um estudo de um prédio modelo que

servirá de base para a estimativa do modelo como um todo. Serão detalhados os

tipos de sala do centro com seus respectivos resultados obtidos, e serão

apresentados os principais cálculos.

Os tipos de salas foram caracterizados conformes suas dimensões, largura e

comprimento, como também a altura do seu pé-direito, o que leva ao índice de

recinto, como pode ser observado na Equação (6). Com cada conjunto de índice de

recinto e coeficiente de reflexão encontra-se um fator de utilização (Fu)

correspondente, no catálogo da luminária utilizada. A partir deste momento,

estipula-se uma iluminância média planejada (Emp) de acordo com a Norma NBR-

5413 e as diretrizes da UFSC, e substitui-se na equação conforme segue:

(10)

Na Equação (10), n é o número fracionário de lâmpadas que caso fosse

possível distribuir uniformemente teria o efeito de chegar a Emp pretendida. Para

que se tenha uma boa distribuição de iluminação nas salas, o número de luminárias

deve ser par. Dividindo a Equação (10) por dois, ou seja, N = n/2, onde N é o

número de luminárias, e arredondando para o número par seguinte acha-se o

número mínimo de luminárias pretendidas N. Multiplica-se N por 2 para novamente

chegar ao número mínimo, agora inteiro, de lâmpadas que atendem ao requisito do

projeto. A Emp final pode ser observada na equação que segue:

42

(11)

Grupo 1

Com o intuito de provar que os centros preservam um padrão e que podem

sim ser relacionados entre si, será analisado o caso do prédio do CTC. Para o

Grupo 1, tem-se como base o cálculo feito no prédio do CTC, que inclui todo o

prédio de salas de aula juntamente com as salas de aula do prédio da engenharia

elétrica, envolvendo 7 tipos de salas no total. Na sequência encontra-se a tabela

resumida da análise luminotécnica.

ANÁLISE LUMINOTÉCNICA CTC

TIPO 1 TIPO 2 TIPO 3 TIPO 4 TIPO 5 TIPO 6 TIPO 7

Número de Salas 11 11 9 2 2 5 1

Área 49,00 82,24 49,00 41,57 33,02 51,12 137,75

Pé direito útil 1,88 1,88 2,02 2,42 2,42 2,42 2,32

Índice de Recinto 1,862 2,377 1,73 1,33 1,16 1,48 2,47

Fator de Utilização 0,690 0,730 0,68 0,62 0,58 0,64 0,74

Número de Lâmpadas

12,00 16,00 12,00 12,00 8,00 12,00 28,00

Iluminância Alcançada

365,00 306,78 359,71 386,57 303,55 324,49

324,90

Potência Instalada 384 512 384 384 256 384 896

Densidade de

Potencia (W/m²)

7,836735 6,22587 7,836735 9,237075 7,753605 7,51137

6,504537


Tabela 11 – Análise luminotécnica do CTC

Observa-se que os tipos de salas que têm mais ocorrência são os três

primeiros tipos cadastrados, (Tipo 1, Tipo 2 e Tipo 3), que são responsáveis por

78% da área das salas de aula do bloco do CTC. Dos sete tipos de salas apurados,

nota-se também que somente o Tipo 4 possui um Dp maior que 8 W por metro ao

quadrado. Numa média ponderada, temos que a Dp geral do prédio de salas de

aula do CTC, será de 7,18 W/m² como apresentado na Tabela 12. Comprovando o

43

que foi exposto no capítulo anterior, o CTC na atualidade sendo o centro com a

menor Dp, com 8,89 W/m² ainda assim está aquém do que se pode conseguir com

o retrofit.

CTC PLANEJADO

Número de salas Área (m²) Potência Instalada (W) Densidade de Potência Média (W/m²)

41 2426,17 17.408 7,18


Tabela 12 – CTC planejado

Pretende-se então estipular um valor razoável de Dp para este grupo.

Obviamente é sabido que esses valores são teóricos, e foram suprimidas neste

cálculo luminotécnico algumas informações como a posição da sala em relação ao

sol, o número de janelas, o número de vigas, etc. O valor de 7,18 W/m² será o

utilizado como a média para a estimativa de potência para todo o Grupo 1, o qual

tem em suas construções as mesmas características físicas.

Para não sobrecarregar o texto com excesso de tabelas, será exposto

somente o processo feito com o prédio do CTC, e os outros modelos de prédios de

cada grupo tiveram a mesma abordagem. Com a potência total planejada, e a área

total ocupada com as salas, chega-se no valor médio de Dp planejado para esse

bloco.

Grupo 2

A caracterização aqui foi a mesma adotada no prédio do CTC. Em primeiro

plano foi feito a diferenciação das salas e após isso se chega à Dp média total.

CCB A - TOTAL/MÉDIA PLANEJADA

Área Potência Instalada Densidade de Potência (W/m²)

404,28 3370 8,34


Tabela 13 – CCB A planejado

44

Grupo 3

Para esse caso, vale destacar que por coincidência o valor de Dp do CCE foi

o mesmo encontrado no CCB A do Grupo 2, porém esses prédios possuem tipos e

disposições de salas diferentes.

CCE - TOTAL/MÉDIA PLANEJADA

Número de salas Área (m²) Potência Instalada (W) Densidade de Potência (W/m²)

47 1826,28 15232 8,34


Tabela 14 – CCE planejado

Grupo 4

Para o Grupo 4, as 6 salas da arquitetura visitadas foram utilizadas para a

avaliação da densidade de potência instalada. Por as outras salas do centro serem

similares, o resultado será posteriormente utilizado para o total de 13 salas deste

prédio.

ARQ - TOTAL/MÉDIA PLANEJADA


6 385,37 3840 9,96


Tabela 15 – ARQ planejado

Grupo 5

O prédio de construção mais nova dentre os avaliados, já foi projetado com o

padrão de 32 W, de acordo com as diretrizes estipuladas pela UFSC, na próxima

seção será comentado esse resultado.

EQA - TOTAL/MÉDIA PLANEJADA


4 170,57 1536 9,01


Tabela 16 – EQA planejado

Como visto cada grupo terá um centro de referência. Esse centro foi

separado por tipos de salas para uma melhor caracterização geral da iluminação.

45

Por simplicidade foi definido o número de densidade média para cada centro de

referência.

4.3 Potência Instalada Planejada

Como foi definido na seção 4.2 a Dp média do bloco de aulas de referência

será expandido para os outros centros do mesmo grupo.

Situação Planejada dos Centros

Centros Area (m²) Densidade de Potência – (W/m²)

Potência Iluminação (W)

Diferenças de Potências (W)

Grupo 1 CTC + EEL 2426,17 7,18 17.420 4.136

CCS 1479,37 7,18 10.622 2.522

CFH 1164,59 7,18 8.362 11.269

CSE 2043,42 7,18 14.672 10.536

Grupo 2 CDS 297,69 8,34 2.483 1.223

CCB A e B 645 8,34 5.379 2.653

Grupo 3 CCE 1821,00 8,34 15.187 5.445

Grupo 4 ARQ 834,00 9,96 8.307 559

Grupo 5 EQA 170,56 9,01 1.536 0,00

Total 11881,81 7,72 83967,14 38.343


Tabela 17 – Situação planejada dos centros

A coluna denominada Diferenças de Potências mostra a relação entre as

potências instaladas nos centros atualmente com as potências planejadas,

mostradas neste capítulo. Como frisado anteriormente, o prédio do EQA, está com

as instalações feitas conforme as normas de reformas da UFSC e, portanto, obteve-

se o mesmo resultado que o planejado, com uma densidade de potência de 9,01

W/m² em média entre as salas avaliadas. O interessante é que a iluminância medida

superou a calculada, mesmo porque o Fd de 80% serve para garantir a iluminância

projetada por um período de pelo menos 2 anos de uso.

46

Tipo da Lâmpa-

da

Cor Coman-do

Potência e Qtde

Iluminância (Lux)

Observações

Kit luz Qtde W Qtde mín méd máx

F S Br 2 32 12 90 245 400 Lâmpadas queimadas

F S Br 2 32 12 425 473 521

F S Br 2 32 12 340 410 480

F S Br 2 32 12 360 417.5 475


Tabela 18 – Iluminância EQA medida

Na segunda coluna verifica-se a presença do KIT UFSC em todas as salas.

Das quatro salas avaliadas, apenas a primeira está fora da norma quanto à

iluminância, mas isso se deve ao fato de algumas lâmpadas estarem queimadas,

inviabilizando a comparação. Porém ao olhar as outras salas, nota-se que as

iluminâncias medidas estão até acima do esperado, com as médias variando de 410

á 473 lx. As médias de iluminância calculadas para estes tipos de salas variaram de

320 á 430 lx.

Valendo-se deste exemplo, concluí-se que as ilumiâncias que estão sendo

projetadas suprem as necessidades e até mesmo superam as expectativas, como

neste caso, e vão garantir uma iluminância de qualidade das salas projetadas pelo

tempo esperado.

No próximo capítulo será apresentada a economia e os custos para a

realização desse retrofit.

47

5 Análise do Retorno Financeiro

Este capítulo está dividido em três partes. Inicialmente será feito um estudo

de quanto de economia se consegue por dia, semana, mês e ano, com base na

tarifa utilizada pela CELESC do mês de Maio. Por segundo, se fará um

levantamento médio de quantas lâmpadas, luminárias e reatores seriam

necessários, resultando no capital a ser empregado para a realização do retrofit. E

por fim, o cálculo do tempo do retorno financeiro feito em 2 tratativas, uma mais

simples e outra mais completa.

5.1 Economia de Energia Gerada

A partir da diferença entre as potências instaladas atualmente e as potências

necessárias utilizando o KIT da UFSC, vem a necessidade de saber se é rentável

esse investimento. O primeiro passo é determinar a economia financeira que gerará

essa diminuição na potência instalada.

Carga horária

Necessita-se então, saber por quantas horas no dia as lâmpadas são utilizadas,

e em quais períodos (no horário de Ponta e Fora da Ponta). Após avaliar os horários

de aulas nos diferentes centros da UFSC, verificou-se que mesmo cada sala tendo

um horário distinto, elas possuem uma carga horária próxima. A partir desta

pesquisa, chega-se num valor que representa de maneira útil os horários das salas

avaliadas, onde 9 horas são operando em horários fora da ponta, e 2 horas e meia

em horários na ponta.

Dias letivos no calendário acadêmico

De acordo com o calendário acadêmico de 2012, para todos os cursos, o ano

letivo, terá um total de 210 dias no campus de Florianópolis. Porém estão incluídos

muitos sábados, os quais terão em funcionamento apenas algumas salas, não

podendo levar em consideração como um número final. Um número mais realista

seria uma média de 22 dias úteis por mês, com um total de 9 meses por ano (férias

48

no meio e no começo de cada ano). Portanto, estipularam-se 198 dias como uma

contagem mais adequada.

Energia economizada

A energia economizada nada mais é do que a diferença de potência

multiplicada pela quantidade de horas que a iluminação é utilizada. O quadro a

seguir mostra a quantidade equivalente por dia, semana, mês e ano de economia de

energia de 31,35% o equivalente a 38.344 W a menos de potência instalada.

A Energia Economizada com base em uma diminuição de potência instalada de 38,344 kW

Horas/ F.Ponta

Horas/ Ponta

Total de Horas

Energia F.Ponta (kWh)

Energia Ponta (kWh)

Dia 9 2,5 12 345,10 96

Semana 45 12,5 58 1.725,48 479

Mês 198 55 253 7.592,11 2109

Ano 1.782 495 2.277 68328,98 18.980


Tabela 19 – Economia de energia em kWh

Preço da Energia

Todos os prédios que fazem parte desta pesquisa pertencem a maior fatura

dentre as seis existentes no Campus Trindade, a qual representa a parte intitulada

como Cidade Universitária. Como mencionado na seção 2.2, esta fatura é

responsável pela parte central da UFSC, uma região que é abastecida com uma

tensão de 13,8 kV e portanto pertence ao grupo A4 como mostra a Tabela 1. Dentro

desse grupo A4 a modalidade de fornecimento desta conta é a Horo-sazonal Verde

com sua definição exibida Tabela 2. Para estabelecer qual o preço utilizar, deve-se

levar em consideração que além da tarifa variar conforme a época do ano (período

seco e úmido), os impostos incidentes na tarifa (PIS/PASEP e COFINS) variam mês

a mês. Uma média não seria o mais indicado, pois o fato dele pertencer à tarifa de

período seco, a qual é predominante nos meses em que as salas de aulas ficam

funcionando, não representaria a melhor estimativa. Levando em conta isso, o preço

de Maio de 2012 foi o escolhido como referência, já que foi o correspondente ao

49

valor da última tarifa que o autor teve acesso e também por pertencer à tarifa de

período seco.

Outro preço que deve ser avaliado é o preço da demanda contratada. Para o

mês de março esse demanda teve um preço de R$ 15,59 por kW contratado. Como

esse retrofit tem uma redução na carga instalada em torno de 38,5 kW será suposta

uma redução da demanda contratada de 35 kW. Os preços utilizados são

apresentados a seguir:

F.Ponta (R$/KWh)

Ponta (R$/KWh) Demanda (R$/kW)

0,249003 1,538218 15,59


Tabela 20 – Preço de referência

Economia Financeira Gerada

A partir da energia e do preço em reais por cada kWh cobrado, e com a

demanda contratada com seu respectivo preço, consegue-se estimar a economia

gerada da energia.

Economia total gerada pela energia

Custo F.Ponta (R$) Custo Ponta (R$) Total (R$)

Dia 85,93 147,45 233,38

Semana 429,65 737,27 1.166,92

Mês 1.890,46 3.243,98 5.134,43

Ano 17.014,12 29.195,79 46.209,91


Tabela 21 – Economia gerada pela redução da energia

Para chegar ao total deve-se incluir o valor da redução da demanda, cujo

valor é R$ 545,60 mensal, perfazendo um total de R$ 5.680,04 por mês, esses

valores são apresentados na Tabela 22.

Economia da energia (R$) Economia da demanda (R$) Economia total (R$)

5.134,43 545,60 5.680,04


Tabela 22 – Economia mensal total

50

5.2 Levantamento de equipamentos a serem utilizados na reforma

Com o estudo de cada levantamento de cada centro, contabilizou-se a

quantidade necessária de KIT a serem utilizados. Houve salas que já tinham a

luminária correspondente, porém a lâmpada não era a adequada. Mas na maioria,

será trocado o conjunto inteiro. Segue abaixo o levantamento feito, incluindo

também as lâmpadas queimadas levantadas por salas.

Quantidade de KITs de iluminação

Centros Luminárias Lâmpadas Reatores

Grupo 1 CTC + EEL 54 108 54

CFH 144 288 144

CCS 24 48 24

CSE 150 300 150

Grupo 2 CCB A e B 0 156 0

CDS 0 72 0

Grupo 3 CCE 100 200 100

Grupo 4 ARQ -10 -20 -10

Grupo 5 EQA 0 4 0

Total 462 1156 462


Tabela 23 – Levantamento de equipamentos

A seguir serão destacadas as seguintes peculiaridades de cada grupo.

No Grupo 1, o CTC teve sua reforma terminada em 2010, porém as salas de

informática não tiveram o retrofit por indisponibilidade de horários para a realização

do serviço na época, por isso essas salas serão avaliadas. A maior sala do prédio

da Engenharia Elétrica também não teve sua reforma e será inclusa no reprojeto. O

CCS foi estimado proporcionalmente ao número de salas do CTC, já que ambos

tiveram a conclusão das obras na mesma época. O CFH terá todas as suas salas

modificadas, o que será o mesmo caso do CSE.

No Grupo 2, os prédios do CCB já possuem em sua estrutura calhas

reflexivas. Porém todas as suas lâmpadas são de baixa eficiência, e algumas de

potência ainda elevadas. Então todas as salas terão as lâmpadas trocadas pelas do

KIT. O CDS foi estimado proporcionalmente ao seu número de salas.

51

Do Grupo 3, o CCE , tem uma instalação com algumas lâmpadas conforme o

padrão mas outras não. Foram levantadas todas as salas que não possuíam o KIT e

nestas serão instalados os KITS completos.

No Grupo 4, o prédio da Arquitetura, tem suas salas com os padrões do KIT

de 32 W já instalado. Porém tem-se em algumas salas um superdimensionamento,

mesmo levando em consideração uma iluminância de 500 lm como recomendado

para os ateliês. Portanto, uma ideia seria remanejar os KITS em excesso para salas

de outros centros que possuírem os equipamentos defasados.

No Grupo 5, o qual tem somente o prédio do EQA, serão repostos os KITS na sala

que possui lâmpadas queimadas.

5.3 Custos

Conforme pesquisa de mercado e experiências de reprojetos passados, como

os realizados pelo PRUEN, referências [12], [13], [14] foram estipulados os custos

conforme é apresentado na Tabela 23. A mão de obra estimada de 20 reais por

ponto a ser instalado foi baseado em pregões feitos recentemente na UFSC. A

última linha desta tabela é a inclusão de um erro percentual que envolve alguns

parâmetros. Este erro servirá para assegurar gastos extras, como a necessidade de

compra de mais equipamentos não contabilizados, cálculos superdimensionados do

retrofit, salários para administração e supervisão da obra, e outros riscos ao projeto.

Custos - Orçamento da Obra

Luminária Lâmpada Reator Mão de Obra Soma KIT + Instalação

Preço R$ 73,60 R$ 6,76 R$ 15,20 R$ 20,00 R$ 115,56

TOTAL R$ 34.003,20 R$ 7.814,56 R$ 7.022,40 R$ 9.240,00 R$ 58.080,16

Erro (10%) R$ 37.403,52 R$ 8.596,02 R$ 7.724,64 R$ 10.164,00 R$ 63.888,18


Tabela 24 - Custos

52

5.4 Cálculo de Retorno Financeiro

O cálculo do retorno financeiro será abordado em dois escopos diferentes.

Em ambos os métodos será utilizado o valor de erro de 10%, apresentado na tabela

de custos, a fim de se ter uma margem segura para a aceitação do projeto.

5.4.1 Cálculo de Payback Simples

O payback simples levará em consideração os custos do projeto e a mão de

obra para ser realizada a instalação dos materiais. Apesar desta forma ser básica,

produz uma noção importante da viabilidade do projeto.

Retorno Financeiro Simples

Tempo

Dias 247,45

Semanas 49,49

Meses 11,25

Anos 1,25


Tabela 25 – Payback simples

O cálculo feito aqui foi justamente o custo e dividido pela economia do

referido período de análise, seja ele dia, semana, mês ou ano. O tempo em meses

apresentado é de 11,25. Mas, como foi dito anteriormente, o ano foi estipulado

como tendo 9 meses, sendo 3 meses de recesso escolar, então este valor

representa 12 meses de aulas, ou 15 meses incluindo o recesso. Portanto em

termos de anos são correspondentes a 1,25 anos, como apresentado na última

linha, sendo necessário 1 ano e 3 meses para o payback

5.4.2 Cálculo de Payback Descontado

O método de Payback Descontado é mais recomendado porque leva

em consideração o desconto do custo de oportunidade ao longo do tempo. O

rendimento mensal gerado pelo retrofit, segundo a matemática financeira, pode ser

chamado de fluxo de caixa. De acordo com [15], no módulo de payback descontado,

efetua-se a taxa de desconto antes de proceder a soma de fluxo de caixa, ou seja,

atualizar cada parcela de fluxo de caixa antes de diminuir do investimento inicial,

53

atualizar, significa descontar a taxa de juros. O valor de juros a ser usado foi

baseado em um fundo de investimento proporcional a este montante do Banco do

Brasil, o qual concede por ano uma taxa de 10,105 %, o que em termos mensais

geraria 0,805%. De forma mais didática, será utilizado o valor mensal de ganho no

retrofit de iluminação, no valor de 5.680,04. A atualização de cada parcela é

mostrada em (12).

(12)

Onde,

P = é o valor atualizado da parcela;

F= é o valor do ganho mensal gerado pela iluminação;

i = Juros;

t = O período de tempo correspondente da parcela.

Utilizando essa equação, consegue-se comparar os dois métodos de

payback simples e o de payback descontado, como mostrado na Tabela 25.

Mostra-se o horizonte até 18 meses de utilização das salas de aulas o

equivalente a 2 anos curriculares. Os números que aparecem em vermelho são

negativos. Conforme se percebe o payback simples mostrado na segunda coluna,

passa a ser positivo entre os meses 11 e 12 e o mesmo acontece com payback

descontado, como mostra a última coluna. Fazendo-se uma interpolação se chega

ao valor equivalente em meses do payback descontado o qual tem o valor de 11,83

meses. Ambos os casos de payback o retorno do dinheiro investido vem a partir de

1 ano e 3 meses (incluindo o período de férias). Porém, se analisar no horizonte

final da nossa tabela, nota-se que a diferença de lucro entre o payback simples e o

descontado já supera os 7 mil reais.

54

Payback Simples Valor Presente por Mês

Payback Descontado

Mês 0 R$ 63.888,18 R$ 5.680,04 R$ 63.888,18

Mês 1 R$ 58.208,14 R$ 5.634,68 R$ 58.253,50

Mês 2 R$ 52.528,10 R$ 5.589,68 R$ 52.663,81

Mês 3 R$ 46.848,06 R$ 5.545,05 R$ 47.118,77

Mês 4 R$ 41.168,02 R$ 5.500,76 R$ 41.618,00

Mês 5 R$ 35.487,98 R$ 5.456,84 R$ 36.161,16

Mês 6 R$ 29.807,94 R$ 5.413,26 R$ 30.747,90

Mês 7 R$ 24.127,90 R$ 5.370,03 R$ 25.377,87

Mês 8 R$ 18.447,86 R$ 5.327,15 R$ 20.050,73

Mês 9 R$ 12.767,82 R$ 5.284,61 R$ 14.766,12

Mês 10 R$ 7.087,78 R$ 5.242,41 R$ 9.523,71

Mês 11 R$ 1.407,74 R$ 5.200,54 R$ 4.323,17

Mês 12 R$ 4.272,30 R$ 5.159,01 R$ 835,84

Mês 13 R$ 9.952,34 R$ 5.117,81 R$ 5.953,65

Mês 14 R$ 15.632,38 R$ 5.076,94 R$ 11.030,60

Mês 15 R$ 21.312,42 R$ 5.036,40 R$ 16.067,00

Mês 16 R$ 26.992,46 R$ 4.996,18 R$ 21.063,18

Mês 17 R$ 32.672,50 R$ 4.956,28 R$ 26.019,46

Mês 18 R$ 38.352,53 R$ 4.916,70 R$ 30.936,16


Tabela 26 – Payback simples x Payback descontado

55

6 Conclusão

Ao avaliar pesquisa realizada e os cálculos luminotécnicos pode-se confirmar

o sentimento inicial de que os prédios avaliados podem ser separados por grupos e

dentro desses grupos nota-se que os centros compartilham os mesmos padrões de

salas, como foi mostrado na Tabela 11. Com o estudo de payback na iluminação

das salas de aula, concluí-se que a proposta deve ser implementada. O fato de

alcançar 31,35% de redução da potência instalada nas salas avaliadas, cerca de

38,5 kW, irá impactar também na demanda de energia elétrica, reestabelecendo um

novo contrato, economizando ainda mais a conta da fatura de energia elétrica.

Portanto, é válido o estudo de reprojeto para os outros prédios de salas de

aula não contabilizados neste trabalho. Entretanto, é ainda mais válido a extensão

do estudo para os prédios de salas de professores e administrativos da UFSC,

como os prédios da Reitoria, Fapeu, CERTI, DAE, Prefeitura, entre inúmeros outros.

Esses além de possuírem uma carga horária maior durante o ano (menor período

de recesso do que as férias universitárias) possuem instalações menos eficientes

com uma maior potência instalada, gerando uma economia maior a ser

contabilizada.

Algumas outras possibilidades podem ser exploradas em projetos futuros. O

uso de mais comandos para ligarem as lâmpadas é um deles. Poderiam ser

estimados para 3 a quantidade de comandos para as salas que possuíssem três

linhas de luminárias, ou para 4 as salas com quatro fileiras, no prédio do CFH, por

exemplo, boa parte das salas possuem apenas dois comandos. Este conceito

serve para todas as salas de aulas da UFSC. Outro aspecto a ser estudado seria a

pintura das salas de aula. Apesar de constatado que atualmente mais de 80% das

salas de aulas visitadas estavam com uma claridade adequada, esta medida deve

sempre ser cogitada em um retrofit de iluminação, como já comprovado através de

[12], somente a pintura feita no prédio do CSE resultou em um acréscimo no

iluminamento de 11%.

Além dos benefícios gerados para a própria UFSC, pode-se destacar que

para o caso da concessionária haverá menos perdas no seu sistema, redução da

56

carga no período de ponta e ainda, se for expandido esse projeto cria-se uma

postergação de investimentos para a expansão do sistema elétrico. Já no escopo da

sociedade isso impactará em mais conscientização para o desenvolvimento

sustentável e qualidade de vida. Por fim, no âmbito do mercado, incentiva a

produção de equipamentos cada vez mais eficientes.

57

7 Referências Bibliográficas

[ 1 ] ABNT – NBR 5413: Associação Brasileira de Normas Técnicas. Iluminância

de Interiores.

[ 2 ] ABNT – NBR 5410: 2004 Associação Brasileira de Normas Técnicas

Instalações de Baixa Tensão. Rio de Janeiro 2004.

[ 3 ] COTRIM, Ademaro A. M. B, Instalações Elétricas – 4ª edição; revisão e

adaptação técnica em conformidade com a NBR-5410, São Paulo: Editora: Prentice

Hall, 2003.

[ 4 ] SANTOS, Afonso Henrique Moreira. Conservação de energia: eficiência

energética de instalações e equipamentos. 2. ed. Itajubá: Editora: EFEI, 2001.

[ 5 ] CREDER, Hélio. Instalações elétricas. Rio de Janeiro: LTC Editora S.A.,

2002.

[ 6 ] OSRAM (Ed.). Iluminação: Conceitos e Projetos. Osasco: Osram, 2009.

[ 7 ] ABNT – NBR 5482: Associação Brasileira de Normas Técnicas. Verificação

de Iluminância de Interiores.

[ 8 ] ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica. http://www.aneel.gov.br/

[ 9 ] ABNT – NBR 5461: Associação Brasileira de Normas Técnicas. Iluminação –

Terminologia.

[ 10 ] DIRETRIZES, Disponível em: <www.pruen.ufsc.br>. Acesso em: 03 jul. 2012

[ 11 ] CELESC (Org.). Tabela de Taxas e Tarifas. Disponível em:

<http://portal.celesc.com.br/portal/grandesclientes>. Acesso em: 06 jul. 2012.

[ 12 ] Fagundes, João Carlos dos Santos. Resultados Projeto de Eficiência

Energética: Centro Sócio Econômico (CSE). Florianópolis, 2007.


Energética: Centro Ciências da Saúde (CCS). Florianópolis, 2010.


Energética: Centro Tecnológico (CTC). Florianópolis, 2010.

58

[ 15 ] MIRANDA, Joseane Borges de. Engenharia Econômica. Unisul, 2009.

59

Anexo A

Especificações Técnicas dos Equipamentos de Iluminação da UFSC segundo

a PORTARIA Nº 161 /GR/2003, o e sanção do Reitor em exercício na época, Prof.

Rodolfo Joaquim Pinto da Luz, da Universidade Federal de Santa Catarina, no uso

das suas atribuições que lhe confere o artigo 26 do Estatuto da UFSC, considerando

o disposto no Decreto nº 4.131, de 14 de fevereiro de 2002, e as diretrizes para

eficiência energética aprovada pela Comissão do Programa de Racionalização do

Uso de Energia – PRUEN.

Lâmpada T8 de 32 W:

Lâmpada fluorescente tubular de 26 mm (bulbo T8);

potência nominal de 32 W;

Fluxo luminoso igual ou superior a 2.700 lumens;

Índice de reprodução de cor (IRC) entre 75% a 85%;

Temperatura de cor entre 3.000 K a 4.000 K.

Luminária para 2 lâmpadas T8 de 32 W:

Luminária de sobrepor;

para 2 lâmpadas fluorescentes tubulares de 26 mm de diâmetro (bulbo

T8) de potência nominal de 32 W;

Com refletor de alumínio anodizado brilhante, de pureza superior ou

igual a 99,85% e taxa de reflexão mínima de 88%;

Com suporte ou alocação para o reator;

rendimento mínimo de 80%;

Com sistema de encaixe que possibilite fácil acesso ao equipamento

auxiliar (reator) e às lâmpadas, viabilizando a execução periódica de

procedimentos de manutenção e limpeza;

Apresentação da curva polar de distribuição com medição e referência

de laboratório que originou a medição;

Apresentação da tabela de fatores de utilização.

60

Reator eletrônico duplo para lâmpadas T8 de 32 W:

Fator de potência maior que 0,95;

Distorção harmônica total da corrente (THD) menor que 20% (medida

com THD da tensão menor que 3%); rendimento superior a 92%;

Fator de crista da corrente inferior a 1,7;

Partida rápida (não instantânea);

Fator de fluxo luminoso maior ou igual a 1,00;

Frequência de operação superior a 20 kHz;

Tensão de entrada: 220 Vca, com variação mínima de (+10%, -10%);

Invólucro não combustível (caso for metálico, deverá ser protegido

interna e externamente contra oxidação, por meio de pintura ou

processo equivalente);

Apresentação, de forma permanente e clara, das seguintes

identificações no reator:

a) nome ou marca do fabricante;

b) fator de potência;

c) tensão nominal de alimentação;

d) corrente nominal de alimentação;

e) tipo de lâmpada que se aplica;

f) potência total do circuito;

g) fator de fluxo luminoso do reator;

h) esquema de ligações;

i) frequência nominal;

j) faixa de temperatura ambiente para funcionamento;

k) tensão nominal;

l) data de fabricação ou código (neste caso, fornecer

informações para a identificação);

Conformidade com as normas da ABNT: NBR 14417 e NBR 14418.

61

Anexo B

Exemplo de Planilha do Cálculo Luminotécnico:

TIPO 1 CTC

Recinto: Sala Aula 113 - Tipo 1 Atividade: Estudo

Variavel Unid. Sistema

1 Comprimento a m 7,00

2 Largura b m 7,00

3 Área A=a*b m² 49,00

4 Pé direito H m 2,76

5 Altura do palno de

trabalho

Hpt m 0,88

6 Altura do pendente da

luminária

Hpend m 0

7 Pé direito útil h = H - Hpt - Hpend m 1,88

8 Indice de Recinto K = a*b/(h*(a+b)) 1,862

9 Fator de Depreciação Fd 0,8

10 Coef. De Reflexão do teto

ρteto % 70%

11 Coef. De Reflexão das

paredes ρparede %

50%

12 Coef. De Reflexão do

piso ρpiso %

10%

13 Iluminânção planejada Emp lx 300

14 Temp. De cor K 4000

15 Indice de reprodução de cor

IRC 85

16 Tipo de Lâmp. Fluorescente Tubular

17 Fabricante/Modelo de

Lâmp.

OSRAM / T8

FO32W/840

18 Potência da Lâmp. Plamp Watt 32

19 Fluxo luminoso de

cada Lâmp.

ф lm 2700

62

20 Lâmp. Por luminária Z Unid. 2

21 Tipo de Luminária Sobrepor

22 Fabricante/Modelo de

Luminária

Itaim/3320 2XT26 32W

23 Fator de utilização Fu 0,690

24 Quantidade de Lâmp. N = Emp*A/(ф*Fu*Bf*Fd) Unid. 9,86

25 Quantidade final de

Lâmp.

n Unid. 12,00

26 Quantidade de Lluminárias

N Unid. 6,00

27 Iluminância alcançada Em = n*ф*Fu*Bf*Fd/A lx 365,00

28 Tipo de reator Eletrônico

29 Modelo de reator Eco Master TL 2x32W

30 Qtde. Lâmp./reator Lr 2

31 Potência de cada reator

W 3

32 Fator de fluxo

luminoso do reator

Bf Bf 1

33 Nº total de reatores nreator Unid.

6,00

34 Potência total

instalada Lâmpadas Plamp W

384

35 Potência Lâmpadas +

Reatores

Ptot W

402

36 Densidade de Potencia Dp W/m²

7,836734694

37 Dens. De Pot. Relativa Dpr W/m²

6,441223833

estudo de retrofit de iluminação de salas de aula da...

Documents