GENE - Capítulo 14

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<p>FEUP</p> <p>Livro de Gesto da EnergiaCaptulo 14 GE da Iluminao Pblica usando Reguladores de FluxoMiguel Lage ee06134 Raphael Freire ee04166 Vitor Teixeira ee04198</p> <p>11/18/2010</p> <p>GE da Iluminao pblica Reguladores de Fluxo</p> <p>P</p> <p>14GE da Iluminao Pblica utilizando Reguladores de FluxoMiguel Lage, Raphael Freire &amp; Vitor TeixeiraFaculdade de Engenharia da Universidade do Porto Portugal</p> <p>14.1. IntroduoA iluminao pblica assume um papel importante no dia-a-dia da sociedade actual. Para muitos um dado adquirido e parte integrante do meio urbano, iluminando as ruas e espaos pblicos todos os fins de tarde e noites. No entanto, para outros, nomeadamente em algumas zonas rurais, um servio que escasseia e onde a rede no chega a toda a parte. Assim, a existncia de rede de iluminao pblica , ainda hoje, sinnimo de desenvolvimento e urbanizao. A presena de iluminao pblica tem diversas vantagens, nomeadamente, Ao nvel das estradas, o aumento de iluminao permite ao condutor ter um maior conforto e segurana na sua conduo, aumentando a sua percepo sobre os obstculos que o vo rodeando e, por outro lado, torna o trfico mais eficiente. Assim, este servio um importante meio para a reduo da sinistralidade das nossas estradas. Nas zonas urbanas, a iluminao pblica permite a iluminao de ruas, praas, monumentos e edifcios, contribuindo para a reduo de criminalidade e para o aumento de segurana dos transeuntes. A utilizao deste tipo de iluminao levou a um prolongamento dos horrios de utilizao dos espaos pblicos por parte dos cidados e, consequentemente, proliferao de espaos nocturnos e a um aumento do nmero de pessoas nas ruas durante a noite. Sair noite torna-se um hbito mais frequente e uma nova forma de socializar, podendo realizarse actividades variadas. A iluminao pblica veio assim revolucionar os hbitos e horrios das pessoas, sendo considerada por todos um parmetro essencial para uma boa qualidade de vida e segurana.</p> <p>14.1.1. Candeeiros ConstituioUm candeeiro de iluminao pblica convencional constitudo por:</p> <p>Gesto da Energia</p> <p>P Lmpadas Existem dois grandes grupos de lmpadas elctricas que so as incandescentes e as de descarga. Em iluminao pblica, as fontes luminosas mais utilizadas so as lmpadas de descarga. Tm como princpio de funcionamento a descarga elctrica entre dois elctrodos na presena de um gs que, ao entrar em conduo, emite radiao electromagntica. Dentro deste grupo destacam-se os seguintes tipos de lmpadas utilizados em iluminao pblica: Lmpadas de vapor de mercrio de alta presso; Lmpadas de vapor de sdio de alta presso; Lmpadas de vapor de sdio de baixa presso e Lmpadas de iodetos metlicos. As lmpadas incandescentes (standard e de halogneo) utilizam o efeito de Joule para produzir o aquecimento dos filamentos e so pouco utilizadas em iluminao pblica devido ao seu baixo rendimento. Luminrias ou armaduras de iluminao pblica So constitudas por um conjunto mecnico, elctrico e ptico, que contm uma ou mais lmpadas, um sistema ptico, um corpo e a aparelhagem elctrica nele eventualmente incorporada. Nas luminrias podemos encontrar os seguintes componentes: Reflector: Componente ptico que tem como objectivo modificar a distribuio do fluxo luminoso pelo princpio da reflexo regular ou mista; Refractor: Componente ptico que visa alterar a distribuio do fluxo luminoso pelo princpio dos corpos transparentes; Difusor: Tem como principal funo diminuir a luminncia das lmpadas para se poder obter um melhor conforto visual; Suporte de lmpadas: rgo onde as lmpadas esto instaladas. Deve assegurar o bom contacto elctrico com a aparelhagem auxiliar e a manuteno da posio das lmpadas, mesmo quando a luminria sujeita a vibraes; Corpo da luminria: o suporte mecnico de todos os outros componentes, podendo tambm desempenhar as funes do sistema ptico. Deve garantir as condies para a fixao e bom funcionamento da aparelhagem auxiliar, das lmpadas e do sistema ptico (quando este independente do corpo), pelo que deve apresentar uma boa resistncia mecnica a choques e vibraes e deve assegurar a proteco contra a corroso. Deve permitir o fcil acesso s lmpadas e aparelhagem auxiliar para que possam ser substitudas; rgo de fixao da luminria: o elemento responsvel pela fixao da luminria ao poste. Pode ser fixo ou permitir a regulao da posio da luminria; Dispositivo de regulao: Permite a adaptao das caractersticas da distribuio luminosa superfcie a iluminar ou a diferentes tipos de lmpadas. Os seus mecanismos permitem ajustar a posio da lmpada em relao ao sistema ptico ou vice-versa; Ambientador isosttico: utilizado em luminrias fechadas e a sua funo reter a humidade e o p que nelas entram. um equipamento muito eficaz. Concluindo, as luminrias tm diversas funes, todas elas de grande importncia: - Dirigir o fluxo luminoso para obter a repartio luminosa desejada com o melhor rendimento possvel; - Evitar o encadeamento; - Proteger as lmpadas e os dispositivos elctricos e pticos das condies atmosfricas.</p> <p>GE da Iluminao pblica Reguladores de Fluxo</p> <p>P Suportes para armaduras de iluminao pblica Os suportes para armaduras de iluminao pblica podem ser dos seguintes tipos: -Postes: So geralmente em ao, liga de alumnio ou beto. Devem ter boa resistncia aos esforos provocados quer por condies atmosfricas adversas, quer pela aco do homem e permitir uma manuteno fcil e barata. , tambm, importante que tenham espao suficiente para a colocao e acesso fcil da aparelhagem de proteco. Tm como grande desvantagem o seu elevado preo. -Braos de iluminao em fachadas de edifcios: Esta soluo de suporte muito vantajosa, porque mais econmica que a utilizao de poste e no perturba a circulao de pees. Para se utilizar este tipo de suporte devem cumprir-se certas condies como ausncia de rvores de grande porte, presena ao longo das vias de edifcios suficientemente altos e de construo robusta e a largura a iluminar no ultrapassando os 20 metros. - Cabos de suspenso: Este suporte realiza uma disposio axial das armaduras. Tem a desvantagem de ser inesttico, de manuteno difcil e de expor as armaduras aco do vento. utilizado em casos especiais, como vias muito estreitas.</p> <p>14.1.2. Gesto de EnergiaA evoluo tecnolgica, social e econmica est directamente relacionada com o uso de combustveis fsseis. O seu uso excessivo leva a que hoje enfrentemos graves problemas, tanto a nvel energtico como ambiental. A escassez dos combustveis fsseis e a degradao do ambiente provocada pela sua explorao e uso tm levado a uma maior consciencializao da sociedade por estes problemas e necessidade de encontrar solues que os permitam resolver. O aumento do preo do barril de petrleo e do preo dos outros tipos de combustveis fsseis, ou por motivos ligados sua escassez ou por motivos especulativos, outra razo que nos leva procura de alternativas. No caso de Portugal e de outros pases que no possuem muitos recursos energticos prprios, existe uma grande dependncia das fontes energticas de outros pases. De facto, Portugal importa cerca de 85% da energia que consome, sendo este o factor que mais contribui para o desequilbrio econmico nacional. As solues encontradas para resolver os problemas provocados pelo uso e abuso dos combustveis fsseis passam por uma nova poltica energtica, que visa fomentar a utilizao de energias renovveis; diversificar origens de abastecimento; reduzir a Intensidade Energtica da Economia e promover a Utilizao Racional de Energia. Surgem novos conceitos como Gesto de Energia, Eficincia Energtica, Utilizao Racional de Energia, entre outros, que designam as estratgias que passam pela reduo do consumo energtico e maximizao do aproveitamento da energia utilizada. Ao nvel da eficincia energtica tem havido uma maior aposta nos equipamentos elctricos com menor consumo. Quanto utilizao racional de energia, procura-se eliminar os consumos energticos quando os seus gastos so desnecessrios (equipamentos a consumir energia em situaes em que o seu uso no necessrio). As principais diferenas entre uma correcta e uma errada gesto de energia esto nos ganhos econmicos e ambientais, pois com uma melhor gesto dos consumos energticos obtm-se uma menor factura energtica e uma menor pegada ecolgica. Estudos feitos pela EDF (lectricit de France) em 1999 demonstravam que o custo de electricidade destinado iluminao (pblica e interior) representava 10 a 50% do consumo total. Valores como estes, to significativos, colocam a iluminao na linha</p> <p>Gesto da Energia</p> <p>P da frente dos sectores de consumo a precisar de interveno urgente, com vista a uma melhor racionalizao de energia.</p> <p>14.1.3. Caracterizao do consumo de energia em PortugalEm 2008 foram consumidos cerca de 49187 GWh de energia elctrica em Portugal. Este consumo distribui-se pelos diversos sectores de actividade da seguinte maneira:</p> <p>Fig.1. Repartio dos consumos de energia elctrica por sector em 2003 (DGGE,2008) A iluminao pblica responsvel por 3,3% do consumo de electricidade em Portugal, ou seja 1642 GWh. Apesar de no ser dos sectores com maior peso no consumo, os seus nmeros ganham outra dimenso quando verificamos que a sua factura energtica atribuda na sua totalidade ao estado (os municpios), ao invs dos sectores domsticos em que a factura distribuda pelos diversos lares consoante o consumo efectuado.</p> <p>14.1.4. Iluminao pblica e sua gestoEm Portugal, tal como em outros pases, a iluminao pblica da responsabilidade dos municpios. Os encargos energticos associados iluminao pblica representam uma parcela bastante significativa dos consumos de energia dos municpios. Cabe assim encontrar um ponto de equilbrio, que permita obter os nveis de iluminao necessrios e o mximo de economia possvel. Para resolver estes problemas foram criadas vrias solues, que permitem uma melhor gesto da iluminao pblica, um controlo mais eficiente e uma reduo do seu peso na factura do consumo elctrico. Equipamentos como lmpadas a vapor de sdio e controladores electrnicos de potncia so solues que promovem a eficincia energtica das iluminaes pblicas.</p> <p>GE da Iluminao pblica Reguladores de Fluxo</p> <p>P</p> <p>14.1.5. Solues para Gesto de Energia na Iluminao PblicaA economia de energia elctrica fundamental num projecto de instalao de iluminao pblica. Satisfazer essa condio sem prejudicar as vantagens da iluminao pblica traz no s ganhos econmicos como tambm ambientais. Para conseguirmos melhorar a eficincia energtica de um sistema de iluminao pblica devemos cumprir as seguintes etapas: 1. Seleco de lmpadas economizadoras; 2. Seleco de dispositivos de ligao (balastros) energeticamente eficientes; 3. Melhoria das luminrias; 4. Sistemas de controlo eficientes; 5. Introduo/melhoria dos procedimentos de manuteno; 6. Concepo do projecto de iluminao. Na escolha da lmpada, por exemplo, deve ter-se em conta a sua eficincia luminosa. Esta eficincia d-nos a relao entre o fluxo luminoso e a potncia elctrica consumida em cada tipo de fonte de iluminao, e a sua unidade lmen/Watt (lm/W). Uma lmpada tanto mais eficiente quanto maior o fluxo luminoso emitido para a mesma energia elctrica absorvida.</p> <p>Fig.2. Eficincia luminosa/Tipos de Lmpadas (Catarina,2007) No quadro abaixo apresentam-se os valores da eficincia luminosa (lm/W), bem como a gama de potncias e o tempo mdio de vida, para os tipos mais comuns de lmpadas:</p> <p>Gesto da Energia</p> <p>P</p> <p>Fig. 3. Tipos de lmpadas, potncia, eficincia luminosa e tempo mdio de vida. (Catarina, 2007) Na seleco da lmpada devemos ter em ateno a potncia consumida, eficincia luminosa e tempo mdio de vida, de forma a fazermos a melhor opo. A escolha certa resultar numa poupana nos gastos energticos e nos gastos de manuteno. As luminrias so um factor muito importante para atingir a eficincia energtica. De facto, independentemente da eficincia da lmpada utilizada, se o rendimento da luminria for baixo, vo ser necessrias mais luminrias para obter o nvel de iluminao ptimo. Assim, a escolha da luminria reveste-se de extrema importncia. O uso de luminrias com pticas eficazes permite reduzir a potncia das lmpadas a empregar. Os balastros, necessrios para o funcionamento de todos os tipos de lmpadas de descarga (grupo principal de lmpadas utilizado em iluminao pblica), so responsveis por 15 a 20% do consumo da energia recebida, devido s suas perdas. Actualmente existem no mercado vrias solues que minimizam estes valores de perdas energticas, como os balastros de baixo consumo, os balastros de baixas perdas e os balastros electrnicos. No caso dos balastros electrnicos possvel obter redues de consumo elctrico na ordem dos 20 a 30% em relao aos balastros convencionais. O seu nico seno o elevado custo, tornando-se um investimento muito caro. Relativamente ao sistema de comando de iluminao fundamental a sua boa regulao, devendo estar perfeitamente ajustado s condies das diversas estaes do ano. Desperdcio como um acendimento de 15 minutos mais cedo e extino 15 minutos mais tarde provoca gastos de cerca de 5% da factura total de energia elctrica e em durao da vida das lmpadas, supondo uma durao anual de 4000 horas. Adaptar o nvel de intensidade luminosa em funo da densidade de trfego automvel e do movimento de pees, , tambm, uma boa soluo de poupana de energia elctrica. Os nveis de luminncia necessrios nas horas de ponta no fazem sentido nas horas de vazio. Adequar a iluminao pblica s reais necessidades dos utentes permite no s uma poupana elctrica, como tambm aumenta a durao de vida das lmpadas e da aparelhagem auxiliar, o que resulta numa diminuio do custo de manuteno. Isto pode ser feito de vrias formas como a extino de uma lmpada em armaduras com duas lmpadas ou</p> <p>GE da Iluminao pblica Reguladores de Fluxo</p> <p>P atravs da extino de uma parte das armaduras. Contudo, esta soluo reduz a uniformidade da luminncia, o que pode, em alguns casos, prejudicar a segurana do local. Nos candeeiros que no utilizam comutadores so sempre as mesmas lmpadas que funcionam. Os riscos de extino so mais elevados, sendo especialmente crtico no caso do regime de funcionamento de uma lmpada em cada duas. Para resolver este problema devem-se utilizar balastros especiais, que permitem reduzir a potncia de certas lmpadas de descarga e manter a uniformidade de luminncia. Desta forma consegue-se uma economia no consumo, obtida atravs da reduo de potncia nas horas de vazio e uma economia na manuteno, devido reduo do nmero de intervenes ao nvel das lmpadas. Uma outra maneira de poupar energia elctrica passa pela utilizao de sistemas que permitam a reduo de potncia. Existem vrias formas de o fazer: Por variao de tenso, diminuindo a tenso diminui-se a potncia. Para o fazer necessrio um transformador fundamental (o injector). Este sistema tem possibilidade de programao dos perodos de utilizao, podendo adequar a iluminao s diversas situaes. Permitem assim uma reduo de 30% a 40% na factura energtica, graas diminuio da potncia consumida e atenuao das sobretenses, prolongando a durao de vida das lmpadas; Utilizando reactncias especiais com duas tomadas; Colocando em paralelo duas react...</p>