melhoria na iluminaÇÃo pÚblica substituindo lÂmpadas de …€¦ · manter as ruas iluminadas...
TRANSCRIPT
MELHORIA NA ILUMINAÇÃO PÚBLICA SUBSTITUINDO LÂMPADAS DE VAPOR DE SÓDIO EM ALTA PRESSÃO POR LÂMPADAS DE LED EM UM ÓRGÃO
FEDERAL NA AMAZÔNIA - SIPAM
Franciney Mello Serrão1
Livia da Silva Oliveira2
Denise Andrade do Nascimento3
RESUMO
Com o avanço das tecnologias e a descoberta das lâmpadas com tecnologia LED, que são dispositivos de iluminação com grande ascensão no mercado, é crescente a tendência à substituição das lâmpadas de vapor de sódio de alta pressão em um futuro muito próximo nos sistemas de iluminação pública. As lâmpadas de LED, conhecidas pelo baixo consumo e consequentemente baixo custo de energia, também apresentam como vantagens a longa vida útil e o não aquecimento da lâmpada para gerar energia, tendo por outro lado, um custo de aquisição significativamente maior que as comuns, mas, que vem diminuindo nos últimos anos. O estudo teve como objetivo geral avaliar o impacto energético e econômico da substituição das lâmpadas de vapor de sódio de alta pressão por lâmpadas de LED, no sistema de iluminação publica em uma área urbana de Manaus-AM. Quanto aos procedimentos metodológicos, o trabalho se caracterizou como teórico-empírica, em relação à abordagem é quantitativa, quanto aos objetivos é avaliativa. O custo total para aquisição das lâmpadas com tecnologia LED para substituição teve o valor de R$ 19.811,55, porém a economia gerada após a substituição foi entorno de 65% do valor gasto com a tecnologia convencional. Conclui-se, com base nas análises dos objetivos geral e específicos, que a implantação do sistema demonstrou ser vantajoso para o órgão federal, considerando que o investimento obteve seu retorno em apenas seis meses após a implantação, caracterizando-se um investimento de médio prazo, na qual a economia no consumo, refletindo diretamente no custo da energia elétrica pago mensalmente pelo órgão.
Palavras-Chave: Iluminação Externa, Luminárias LED, Luminárias VSAP, Retorno Econômico. ABSTRACT
With the advancement of technologies and the discovery of LED light bulbs, which are major lighting devices on the market, there is a growing tendency to replace high-pressure sodium vapor lamps in the very near future in public lighting systems . LED bulbs, known for their low consumption and consequently low energy costs, also have the advantages of long life and non-heating of the lamp to generate energy, while having a significantly higher acquisition cost than ordinary ones, but , which has been declining in recent years. The objective of the study was to evaluate the energy and economic impact of replacing high-pressure sodium vapor lamps with LED lamps in the public lighting system in an urban area of Manaus-AM. As for the methodological procedures, the work was characterized as theoretical-empirical, in relation to the quantitative approach, as far as the objectives are evaluative. The total cost for the purchase of LED lamps for replacement was R $ 19,811.55, but the savings generated after the replacement was around 65% of the value spent on conventional technology. Based on the analyzes of the general and specific objectives, it was concluded that the implementation of the system proved to be advantageous for the federal agency, considering that the investment obtained its return only six months after the implementation, characterizing a medium-term investment , in which the economy in consumption, directly reflecting the cost of electricity paid monthly by the agency.
Keywords: Public lighting, LED Luminaires, Energy Efficiency, Economic Viability.
____________________________________ 1 Discente de Engenharia de Elétrica. Centro Universitário Fametro, Manaus, Amazonas.
2 MSc. em Ciências Ambientais pela Universidade Federal do Pará – UFPA, Professora do Centro
Universitário Fametro, Manaus – Amazonas. 3
Dra. em Física pela Universidade Federal de São Carlos – UFSCAR, Professora da Faculdade Martha Falcão/Wyden, Manaus - Amazonas.
2
1. INTRODUÇÃO
O crescimento constante do consumo de energia elétrica no Brasil motivado pelo seu
desenvolvimento vem causando preocupação no setor elétrico brasileiro, diante disso a
redução do consumo de energia elétrica é um assunto que vem tomando cada vez mais
importância no Brasil. Investir em sistemas de iluminação mais econômicos ajuda a reduzir o
consumo de energia de maneira significativa, diminuindo custos e, principalmente, reduzindo
o impacto ambiental e social causado pela construção de novas usinas hidrelétricas que na
atualidade corresponde por 63,7% da matriz energética nacional (NASCIMENTO, 2018).
Com os avanços tecnológicos, a procura por inovações que venham trazer
economia, durabilidade, eficiência e sustentabilidade estão cada vez mais em evidencia.
Assim sendo o Lighti Emitter Diode (LED) tornou-se vantajoso por ter todos estes atributos
em sua aplicabilidade, podendo disponibilizar alta eficiência, durabilidade e sustentabilidade.
Em geral, é possível atingir uma economia de energia de cerca de 30% por sistema de
iluminação pública com o uso de tecnologias mais eficientes (ELETROBRAS, 2018), de fato,
ocorrem muitos desperdícios de energia em sistemas de iluminação publica (IP) por serem
obsoletos, isto é, que já não têm a mesma eficiência quanto à época em que foram
instalados ou que estejam incompatíveis com a norma regulamentadora NBR 5101, na qual
estabelece os requisitos mínimos para iluminação de vias públicas, propiciando segurança
aos tráfegos de pedestres e de veículos.
Atualmente existem várias práticas sustentáveis para a redução de demandas e
custos com energia elétrica no setor público, onde o consumo de energia é maior, devido ao
tempo prolongado de uso, manutenções inadequadas, instalações elétricas antigas, além da
depreciação dos equipamentos. Analisando o sistema de IP do CESIPAM, foi possível
identificar a possibilidade de redução da demanda e do custo com eletricidade, causados
por equipamentos que estão fora dos padrões ambientalmente sustentáveis, propondo o
RETROFIT por equipamentos com tecnologia atual e com altos índices de eficiência. Nesta
perspectiva o presente estudo tem como objetivo analisar o consumo energético e
econômico no período de um ano de utilização de lâmpadas de vapor de sódio em alta
pressão (VSAP), implantar lâmpadas de LED e executar os mesmos procedimentos de
analises das lâmpadas de VSAP e por ultimo uma analise comparativa entres os dois tipos
de lâmpadas.
3
2. REFERENCIAL TEÓRICO
Neste capítulo serão explanadas as bases da pesquisa, introduzindo o contexto do
cenário da iluminação publica artificial, apresentando um breve histórico, conceitos básicos
de iluminação, lâmpadas de vapor de sódio de alta pressão (VSAP) e a tecnologia LED.
2.1. HISTORIA DA ILUMINAÇÃO PÚBLICA
Manter as ruas iluminadas durante a noite é uma preocupação constante das cidades
por centenas de anos. Inicialmente, a iluminação era realizada de forma individual pela
instalação de lanternas e lampiões na fachada das casas. Aos poucos, com o objetivo de
uniformizar o serviço, esta incumbência foi transferida para órgãos especializados em
associações com as administrações públicas dos munícipios. Com o surgimento de
dispositivos capazes de produzir luz a partir da energia elétrica, esse recurso se tornou
interessante para a iluminação de vias públicas. A iluminação a arco foi demonstrada ao
público em Paris e Londres, entre as décadas de 1840 e 1850. Porém, na época, a forma de
alimentação dos dispositivos era limitada, sendo realizada por meio de células químicas,
com autonomia limitada e elevado custo. As demonstrações, então, eram restritas a curtos
espaços de tempo, e em número reduzido de equipamentos (BERNARDO, 2007).
No Brasil antes e depois da chegada dos portugueses, em 1500, os indígenas utilizavam
a luz das fogueiras e a claridade da Lua como forma de iluminar suas noites. Os
portugueses trouxeram consigo as formas de iluminação utilizadas na Europa, como a
lamparina à base de óleos vegetais ou animal. Até o século XVIII, não existia iluminação
pública, somente em 1794 no Rio de Janeiro foi implantada a iluminação pública à base de
óleos vegetais e animais. No ano de 1854, São Paulo foi a primeira cidade brasileira a
implantar a iluminação a gás, no entanto a primeira cidade a ter luz elétrica nas ruas foi a
cidade de Campos, no Rio de Janeiro em 1883 através da instalação de uma termoelétrica,
seguida por outras cidades brasileiras, entretanto a implantação da luz elétrica nas ruas não
substituiu totalmente os lampiões a gás, estes foram sendo substituídos aos poucos,
convivendo ao mesmo tempo nas cidades a luz elétrica e os lampiões a gás (CARVALHO,
2018).
2.2. ILUMINAÇÃO PÚBLICA
De acordo com ANEEL (2010) Iluminação Pública é o serviço que tem por objetivo
prover de luz ou claridade artificial, no período noturno ou nos escurecimentos diurnos
4
ocasionais, os logradouros públicos que necessitam de iluminação permanente no período
diurno. E classificam-se como sendo fornecimento de energia elétrica para iluminação de
ruas, praças, avenidas, túneis, passagens subterrâneas, jardins, vias, estradas, passarelas,
abrigos de usuários de transportes coletivos, e outros logradouros de domínio público, de
uso comum e livre acesso, cuja responsabilidade pelo pagamento das contas e pelas
demais obrigações legais, regulamentares e contratuais seja assumida, exclusivamente, por
pessoa jurídica de direito público.
2.3. CONCEITOS RELACIONADOS À ILUMINAÇÃO
Este tópico trata-se de aspectos que classificam a luz e através dos quais é possível
mensurá-la. Para que a interação entre estes elementos seja entendida e explorada, são
apresentados fundamentos básicos e conceitos relacionados à luz natural e à luz artificial,
de modo a incorporar requisitos mínimos para que os usuários tenham segurança e o
projeto seja energeticamente eficiente.
De acordo com Tavares (2007), para realização de um projeto de iluminação eficiente, é
fundamental a compreensão dos conceitos e grandezas relacionados a fluxo luminoso,
intensidade luminosa, iluminância, eficiência luminosa, índice de reprodução de cor,
temperatura de cor, índice de proteção, vida útil e fator de potência.
2.4. LÂMPADAS DE VAPOR DE SÓDIO DE ALTA PRESSÃO (VSAP)
As VSAP utilizam uma pequena quantidade do metal sódio misturado com mercúrio, que
é colocada em uma cápsula de vidro, com gás xenônio ou argônio em seu interior conforme
a Figura 1. Estes gases nobres ativam o arco voltaico que é formado entre os eletrodos
colocados nas extremidades da cápsula e iniciam a ignição da lâmpada. Durante o
aquecimento inicial da lâmpada, o sódio e o mercúrio gradativamente se vaporizam, fazendo
com que uma tênue luz seja emitida pela lâmpada, a pressão aumenta a seguir e a luz
produzida é de alta intensidade. A exemplo das outras lâmpadas de descarga, o arco emite
raios UV, invisíveis ao olho humano, mas a ampola é montada no interior de um bulbo
revestido internamente com uma camada de fósforo, que passa a emitir luz assim que
recebe os raios UV. A luz dessas lâmpadas possui tonalidade amarelada devido ao
componente sódio e seu espectro luminoso é descontínuo. O IRC das lâmpadas varia muito
conforme o tipo e modelo, indo de 20, para lâmpadas comumente aplicadas na iluminação
pública, a 70, em lâmpadas com rendimento de cor melhorado. Sua temperatura de cor gira
5
em torno de 2.000 K a 3.200 K. Com o tempo de uso, pode ocorrer variação na tonalidade
da luz emitida. As lâmpadas VSAP estão disponíveis numa grande quantidade de formatos,
indo das tradicionais formas ovóide e tubular até a forma refletora parabólica.
Figura 1 – Esquema interno de uma lâmpada a Vapor de Sódio
Fonte: Manual Luminotécnico pratica OSRAM, 2018.
Os reatores e fiação devem ser projetados levando-se em conta o pulso de tensão
necessário à partida. Alguns modelos exigem a utilização adicional de um ignitor
transistorizado que provoca a elevação transiente da tensão necessária à partida (2.500 V).
2.5. LÂMPADAS LED
A sigla LED é uma designação em inglês de Lighti Emitter Diode ou diodo emissor de
luz, é uma tecnologia emergente que esta começando a trazer impactos significativos em
vários setores da economia. Como por exemplo, utilização em indústrias, iluminação interna
e externa, setor automotivo, sinalização em geral, área médica, na eletrônica, entre outras.
Ou seja, diversos setores perceberam as vantagens na utilização dos LEDs, pequenos
diodos, também chamados de “iluminação em estado sólido” ou SSL (Solid State Lighting),
devido à ausência de filamentos ou gases, mais sim, um pequeno chip semicondutor
eletroluminescente, que na presença da corrente elétrica, emite a luz (ASCURRA, 2013).
Segundo Ascurra (2013) as principais desvantagens em relação às luminárias LED
“convencionais” são: custo inicial elevado, tecnologia em desenvolvimento e a inexistência
de histórico de utilização em qualquer tipo de ambiente, onde são utilizadas luminárias
tradicionais. Outro ponto é a falta de legislação específica estabelecendo padrões de
construção e utilização, durabilidade e condições de manutenção e limpeza do LED e da
6
luminária, dificuldade para avaliar a qualidade de uma luminária LED pelo consumidor final e
incerteza quanto à durabilidade da fonte CC da luminária LED. Os laboratórios atuais não
estão preparados para avaliar luminárias LEDs. As atuais luminárias a lâmpada de descarga
utilizam reatores eletromagnéticos para seu funcionamento; as luminárias LED necessitam
de fontes de energia mais complexas que os atuais reatores utilizados nas lâmpadas de
descarga. As fontes devem, necessariamente, ter o mesmo tempo de vida útil do LED.
2.6. HISTÓRICO SOBRE O LED
De acordo com Schubert (2006) a respeito da criação do LED e sua evolução, a primeira
observação do fenômeno de emissão de luz a partir de um semicondutor foi em 1907 pelas
mãos do engenheiro Henry Joseph Round que, ao realizar experimentos na área de rádio,
descobriu o efeito da eletroluminescência. Ele publicou um artigo que indicava que o
primeiro LED foi um diodo Schottky, em vez de um diodo junção.
Em 1962, teria sido criado o primeiro LED indicador de luz vermelha de 10
microcandelas pelo pesquisador Nick Holonyak Jr, que chegou a afirmar para a edição de
fevereiro de 1963 da Reader's Digest que a luz incandescente estava condenada. Outros
especialistas conseguiram aumentar sua eficiência e, em 1971, surgiram no mercado às
primeiras tonalidades de verde, amarelo e laranja. Em 1993, despontou o primeiro LED azul
viável comercialmente criada pela empresa Nichia Corp. De sua invenção até os tempos
atuais, o maior marco de sua evolução foi a descoberta do LED de luz branca, em 1995,
pelo pesquisador japonês Shuji Nakamura, o LED de luminescência branca consiste em
LED ultravioleta com uma camada de fósforo. Esse material, em cima do semicondutor,
converte a luz ultravioleta em luz branca, como ocorre na fluorescente. Sua temperatura de
cor pode variar entre 2700 K e 6500 K. O rendimento dos diodos em geral é de cerca de 90
lúmens por watt e duram até 50 mil horas, de acordo com o tipo de LED e a qualidade de
sua fabricação. A maior parte dos diodos comercializados tem 5 W, mas há tipos de 300W
no mercado (SERRADURA, 2010).
2.7. DIODOS EMISSORES DE LUZ
O LED é um componente semicondutor que converte corrente elétrica em luz, por isso é
chamado de Diodo Emissor de Luz (LED), dentro da estrutura de um dispositivo
semicondutor, principalmente próximo da junção, ocorre uma recombinação entre lacuna e
elétrons. Pois bem, nessas junções p-n do semicondutor, uma parte dessa energia é emitida
na forma de calor e a outra na forma de radiação ou luz conforme mostra a Figura 2. LED é
7
uma partícula de material semicondutor, sendo montado com componentes ópticos usados
para moldar o seu padrão de radiação e ajudar na reflexão da luz. Não possui filamento,
eletrodos, gás ou tubo de descarga tendo elevada resistência a impactos, pois não possui
componentes mecânicos que possam ser danificados durante o manuseio para instalação e
manutenção (BOYLESTAD, 2004).
Figura 2 – Processo de eletroluminescência do LED.
Fonte: Electronica-pt, 2019.
3. METODOLOGIA
O desígnio desse trabalho, que é de análise econômica referente à substituição de
lâmpadas de iluminação publica, diante disso esta pesquisa se caracteriza quanto a sua
natureza como sendo teórico-empírica. A pesquisa empírica, que de acordo com Rampazzo
e Corrêa (2008), pode ser entendida como aquela em que é necessária a comprovação
prática de algo, seja através de experimentos ou observação de determinado contexto para
coleta de dados em campo, em relação com a teoria a pesquisa empírica serve para ancorar
e comprovar no plano da experiência aquilo apresentado conceitualmente, ou, em outros
casos, a observação e experimentação empíricas oferecem dados para sistematizar a
teoria.
Em relação à abordagem do problema a pesquisa se classifica como quantitativa, que
conforme (Prodanov; Freitas 2013, p. 69):
8
Pesquisa quantitativa: considera que tudo pode ser quantificável, o que significa
traduzir em números opiniões e informações para classificá-las e analisá-las. Requer
o uso de recursos e técnicas estatísticas (percentagem, média, moda, mediana,
desvio-padrão, coeficiente de correlação, análise de regressão etc.).
Quanto aos objetivos, a pesquisa se caracteriza como avaliativa comparativa, pois
segundo Tavares (2012) está relacionado ao que se põe em comparação que serve para
comparar. Como se vê, tem aplicação no presente e consequentemente no futuro, visto que
o trabalho apresenta um estudo de eficiência energética e econômica entre dois modelos de
luminárias nos sistemas de iluminação pública das instalações elétricas do Centro Gestor e
Operacional do Sistema de Proteção da Amazônia (CENSIPAM).
O estudo foi dividido em três fases, sendo todas realizadas no CENSIPAM. Iniciando
com levantamento da quantidade de lâmpadas VSAP, quantificação do consumo e o custo
energético num período de 12 meses. Na segunda fase, foram as substituições das
lâmpadas de VSAP pelas lâmpadas de LED e consequentemente foram aplicados os
mesmos procedimentos de analises das lâmpadas de VSAP e por fim se deu por uma
analise comparativa entre os dois tipos de lâmpada.
3.1. LOCAL DE ESTUDO
O Centro Gestor e Operacional do Sistema de Proteção da Amazônia (CENSIPAM),
como mostra a figura 3, criado em 17 de abril de 2002 com objetivo de promover a proteção,
inclusão social e o desenvolvimento sustentável da Amazônia Legal. Entretanto, a história
de criação do CENSIPAM começa em 1990, quando o governo federal dá os primeiros
passos nas definições de concepção de um sistema de proteção da Amazônia, que foi
denominado de SIPAM. Assim, se definiu a infraestrutura tecnológica para apoiar a atuação
das instituições governamentais na região. Em 1994, foi publicado um decreto definiu as
normas para a implantação do SIPAM e declarou o projeto de natureza estratégica. Três
anos depois (97), o contrato do Projeto Sivam (toda a infraestrutura tecnológica) entrou em
vigor. Em 1999, foi publicado o Decreto que dispondo sobre o Conselho Deliberativo do
Sistema de Proteção da Amazônia (CONSIPAM), ligado à Casa Civil, com a atribuição de
definir as diretrizes ao SIPAM.
9
Figura 3 - Vista aérea CENSIPAM
Fonte: SIPAM, 2016
4. ANÁLISE E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS
Com os dados dos fabricantes foi feito o orçamento, consumo e custos em energia
elétrica para os dois tipos de tecnologia abordados, lâmpada LED e lâmpada vapor de
sódio, em estudo. Após traçados os objetivos desta análise de desempenho, o próximo
passo foi a confrontação dos resultados obtidos. Sendo assim, serão apresentados os
quadros e dados comparativos,que mostra o resumo dos estudos realizados para avaliar o
desempenho da luminária LED e VSAP.
4.1. LEVANTAMENTO DO SISTEMA DE IP COM LÂMPADAS VSAP
O antigo sistema de iluminação publica do CENSIPAM era composto por 43 postes de 7
metros de altura instalados ao longo de toda a área externa, como mostra a figura 4, cada
poste tinha uma luminária fechada com policarbonato 22,4 mm E-40 e lâmpadas (OSRAM
VAPOR DE SÓDIO 400 W) com reatores, todo o sistema de iluminação pública esta
amarrado ao quadro de comando de iluminação externa (QCIE), na qual é acionado por um
relé fotoelétrico.
10
Figura 4 – Os pontos vermelhos indicam a localização dos postes
Fonte: SIPAM, 2016
Com base na potência nominal dos fabricantes somado as perdas dos reatores obteve-
se a potência instalada das lâmpadas VSAP. O quadro 1 apresenta o tipo de lâmpada,
reator, quantidade e potência aplicada no antigo sistema de iluminação publica do
CENSIPAM.
Quadro 1 – Lâmpadas e reatores existentes no CENSIPAM
DESCRIÇÃO POTÊNCIA (W) QUANTIDADE (Un) POTÊNCIA INSTALADA (KW)
Lâmpadas
OSRAM VAPOR DE SÓDIO
400 W
400 43 17,2
Reator
ELETROMAGNÉTICO PHILIPS
VAPOR DE SÓDIO 400 W
38 43 1,634
POTÊNCIA INSTALADA TOTAL 18,834
Fonte: Autor com dados da OSRAM e PHILIPS, 2018.
11
O quadro 2 apresenta as característica da lâmpada de sódio.
Quadro 2 – Características da lâmpada de sódio
POTÊNCIA
(W)
TEMP. DE COR
(K) IRC (%)
FLUXO LUMINOSO
(lm)
VIDA MÉDIA
(h)
FATOR
POTÊNCIA
(%)
TENSÃ0
400 2.000 25 47.000 16.000 42 Uso de
reator
Fonte: Autor com dados da OSRAM, 2018.
4.2. CONSUMO E CUSTO DE ENERGIA ELÉTRICA COM LÂMPADAS VSAP
Após obter a potência instalada conforme apresentado no quadro 1, foi possível
encontrar o consumo de energia elétrica diário, mensal (30 dias) e anual (365 dias).
Bastando apenas multiplicar a potência instalada pelo tempo de operação, tendo em vista
que o sistema de IP esta amarrado ao QCIE e este é acionado por sensor fotoelétrico que
em média é acionado às 18h10min logo ao por do sol, e é desativado às 6h10min, ao
nascer do sol. Portanto o sistema IP opera 12 horas por dia.
No quadro 3, pode-se observar a estimativa de consumo para dia, mês e ano.
Quadro 3 – Avaliação de consumo de energia elétrica sistema VSAP.
DESCRIÇÃO POTÊNCIA INSTALADA
(KW) TEMPO
(HS) KWH (DIA)
KWH (MÊS)
KWH (ANO)
Lâmpadas OSRAM VAPOR
DE SÓDIO 150 W
17,2 12 206,4 6.192 74.304
Reator ELETROMAGNÉTICO PHILIPS VAPOR DE
SÓDIO 150 W
1,634 12 19,608 588,24 7.058,88
CONSUMO TOTAL 226,008 594,432 81.362,88
Fonte: Próprio Autor, 2018.
Considerando o consumo de energia elétrica obtida no quadro 3, junto com a aplicação
da tarifa do kWh praticado pela concessionária local foi possível determinar os custos com
energia elétrica no sistema IP com luminárias VSAP.
12
No quadro 4 pode-se ver o custo do consumo de energia elétrica no sistema de
iluminação publica diário, mensal e anual.
Quadro 4 – Avaliação de custo do consumo de energia sistema VSAP
DESCRIÇÃO CONSUMO ENERGIA
(KWH/DIA)
VALOR MÉDIO DA
TARIFA POR KWH (R$) *
CUSTO ENERGIA
AO DIA (R$)
CUSTO ENERGIA AO
MÊS (R$)
CUSTO ENERGIA AO ANO (R$)
VSAP + perdas com reator
226,008 0,706 159,56 4.786,84 57.442,19
* Incluso impostos e taxas (ICMS, COFINS, PIS e TD).
Fonte: Autor com dados da Eletrobrás Distribuição Amazonas, 2018.
Segundo Sales (2011), em seu estudo para implantação de sistema LED, O retorno
pode ser em dinheiro ou em benefícios para uma população ou empreendedor. Quando o
retorno esperado é em dinheiro, normalmente, se espera que seja em valor superior ao
empregado no início do projeto. O retorno acontece através do fluxo de benefícios futuros ao
longo de um tempo estimado de vida útil mínimo do projeto. O tempo de retorno depende
das taxas de juros associadas ao dinheiro inicialmente empregado para a construção e
implantação do projeto e da capacidade de lucro que conseguir alcançar. O valor de retorno
pode ser estimado por métodos de análise de projetos que indicam a rentabilidade e o grau
de risco versus o valor de retorno e o tempo do retorno. Os diversos métodos utilizados para
avaliar projetos visam a reduzir as incertezas da decisão aumentando a garantia do retorno
do investimento com a lucratividade mínima esperada.
4.3. CUSTO COM SUBSTITUIÇÃO DE LÂMPADAS E REATORES
DANIFICADOS
Para obter o custo referente ao período de Julho de 2017 a Agosto de 2018 (um ano) em
relação à perda por substituição de lâmpadas e reatores danificados, foi necessário conferir
o Check List e a ordem de serviço (OS) do equipamento na qual é gerado pelo um software
chamado planejamento e controle de manutenção (PCM) onde é possível verificar o
histórico de manutenção do equipamento.No quadro 5 pode-se observar o custo em relação
a perda por substituição de lâmpadas e reatores. O orçamento foi realizado com base nos
preços obtido junto ao setor de suprimentos do CENSIPAM, no que se refere ao sistema de
iluminação pública tradicional (lâmpadas e reatores).
13
Quadro 5 – Custo com substituição de lâmpadas e reatores sistema VSAP
MESES
PERDAS VALOR UNITÁRIO PERDAS TOTAIS GASTOS TOTAIS
Lamp.
(Un)
Reator
(Un)
Lamp.
(R$)
Reator
(R$)
Lamp.
(Un)
Reator
(Un)
Lamp.
(R$)
Reator
(R$)
Jul / 17 2 3
60,51 74,46 17 19 1.028,67 1.414,74
Ago / 17 2 1
Set / 17 0 0
Out / 17 1 3
Nov / 17 0 2
Dez / 17 0 0
Jan / 18 1 1
Fev / 18 2 1
Mar / 18 0 2
Abr / 18 1 0
Mai / 18 5 4
Jun / 18 3 2
Custo total anual com substituição de lâmpadas e reatores 2.443,41
Fonte: Próprio Autor, 2018.
Como mostra o quadro acima o sistema teve um gasto anual de R$ 2.443,41, o que dá
uma média mensal de R$ 203,61, com substituição de lâmpadas e reatores
danificados.Somado ao custo mensal de energia que é de R$ 4.786,84,obtemos um gasto
total de R$4990,45, por mês em custo de energia e manutenção.
4.4. IMPLANTAÇÃO DO SISTEMA DE IP COM LÂMPADAS LED.
A substituição das luminárias VSAP por LED ocorreu entre os meses de maio e junho de
2018, por isso esses meses serão desconsiderado para análise do retorno do investimento,
com isso temos sete meses a ser considerado, após a substituição, de julho de 2018 a
março de 2019.Para implantar o novo sistema IP do CENSIPAM foi escolhido a luminária
Pública Modular de 150 W da fabricante Brightlux ilustrada na Figura 5, o modelo atende as
necessidades do sistema, pois têm as mesmas características do antigo sistema, porem,
com menor consumo e maior durabilidade conforme mostra o quadro 6, este modelo vem
com protetor de surto (protege contra surtos na corrente elétrica), dois Driver LED isolado
14
bivolt automático (80~240 VCA) e duas placas de LED 75 W. As dimensões do conjunto de
fixação do suporte são compatíveis com as dos postes do atual sistema de iluminação
pública.
Figura 5 – Luminária Pública Modular 150 W.
Fonte: (Brightlux, 2018).
No quadro 6 apresentam-se os dados técnicos detalhados e o valor da luminária.
Quadro 6 – Dados técnicos luminária Pública Modular 150 W
Especificações técnicas
Valor unitário R$ 435
Fluxo luminoso 21.000 lm
Eficiência luminosa 140 lm/W
Grau de proteção IP 67
Dimensão (LxCxA) 29,8 x 17,1 x 37 cm / 5,5Kg
Tensão de entrada 80-305 V - Bivolt automático
Frequência 50/60 Hz
Temperatura de cor 5.000K
Fator de potência > 0,95
Índice de reprodução de cor > 83
Vida útil 80.000 horas
Fonte: Autor com dados da Brightlux, 2018.
15
No Quadro 7 apresenta-se o custo de investimento em materiais utilizados para
implantação do novo sistema IP com Luminária Pública Modular 150 W.
Quadro 7 – investimento com a implantação do sistema LED.
MATERIAIS UNID QTDE VALOR R$ UNITÁRIO VALOR R$ TOTAL
Luminária LED 001 HP
150 W UNI 43 435,00 18.705,00
Peça de Cabo Flexível
2,5mm cor verde M 4 79,00 316,00
Peça de Cabo Flexível
2,5mm cor Preta M 4 79,00 316,00
Peça de Cabo Flexível
2,5mm cor Azul M 4 79,00 316,00
Fita Isolante Alto-fusão
19 mm x 5M M 5 12,90 64,5
Fita Isolante Classe B
19 mm x 20M M 15 6,27 94,05
VALOR R$ TOTAL P/ luminária Pública Modular 150 W 19.811,55
Fonte: Próprio Autor, 2018.
Para a instalação do novo sistema de iluminação publica foi necessário a utilização de
um andaime, que são estruturas metálicas, montadas em pares formando torres de
elevação. Podem ser apoiadas em bases ou rodas, dependendo da altura que será montada
e a superfície, de acordo com a NR18. Com o sistema alimentação desligado na qual foi
obtido com o desligamento do disjuntor geral do QCIE, para assim evitar qualquer tipo de
acidente relacionado a choque elétrico, iniciou a remoção do sistema anterior conforme
mostra a figura 6, foram removidos as luminárias e os cabos elétricos 2,5mm
(Fase+Neutro+Terra).
16
Figura 6 – Remoção da luminária VSAP 400 W.
Fonte: Próprio Autor, 2018.
Em seguida, foi realizada a passagem e conexões dos novos cabos elétricos, preto
(fase), azul (neutro) e verde (terra). Após a montagem da luminária foi feito a instalação
junto ao porte da nova luminária conforme mostra a figura 7.
Figura 7 – instalação da luminária Pública Modular 150 W.
Fonte: Próprio Autor, 2018.
17
4.5. CONSUMO E CUSTO DE ENERGIA ELÉTRICA COM O SISTEMA LED.
Para determinar o consumo e o custo em energia elétrica para o sistema com luminária
LED, foi utilizado os mesmos critérios aplicados no sistema com luminária VSAP. No quadro
8 apresenta dados da potencia instalada, quantidade de luminárias, tempo estimado de uso
e consumo de energia elétrica para dia, mês e ano.
Quadro 8 – Avaliação de consumo de energia elétrica sistema LED.
DESCRIÇÃO QTDE POTÊNCIA
INSTALADA (KW) TEMPO
(HS) KWH (DIA)
KWH (MÊS)
KWH (ANO)
Luminárias LED 150 W
43 6,45 12 77,4 2.322 28.251
Fonte: Próprio Autor, 2019.
Pode-se estimar o custo de energia elétrica para lâmpadas LED aplicando o mesmo
método utilizado para estimar o custo de energia com lâmpadas VSAP, conforme mostra o
quadro 9.
Quadro 9 – Avaliação de custo do consumo de energia sistema LED
DESCRIÇÃO CONSUMO ENERGIA
(KWH/DIA)
VALOR MÉDIO DA
TARIFA POR KWH (R$) *
CUSTO ENERGIA
AO DIA (R$)
CUSTO ENERGIA AO
MÊS (R$)
CUSTO ENERGIA AO ANO (R$)
Luminárias LED 150 W
77,4 0,70 54,18 1.625,4 19.775,7
* Incluso impostos e taxas (ICMS, COFINS, PIS e TD).
Fonte: Autor com dados da Eletrobrás Distribuição Amazonas, 2019.
Vale ressaltar que desde a implantação do sistema IP com lâmpadas LED, que se deu
em julho de 2018 até o presente momento (abril de 2019), não foram apresentados nenhum
tipo de anomalias nas lâmpadas instaladas. Levando em conta que as lâmpadas VSAP tem
um gasto mensal de energia e manutenção de R$ 4990,45 e as LED R$ 1.625,4, obteve-se
uma economia de cerca de R$ 3365,05, em percentual, 67,43%.
Fazendo uma projeção, para evidenciar em quanto tempo o investimento teve retorno,ou
seja, o retorno dos recursos investidos. Dessa forma, o quadro 10 evidencia o retorno do
investimento.
18
Quadro 10 – Retorno do investimento.
MÊS ECONOMIA (R$) ACUMULADO (R$)
07/2018 3.365,05 3.365,05
08/2018 3.365,05 6.730,10
09/2018 3.365,05 10.095,15
10/2018 3.365,05 13.460,20
11/2018 3.365,05 16.825,25
12/2018 3.365,05 20.190,3
01/2019 3.365,05 23.555,35
02/2019 3.365,05 26.920,40
03/2019 3.365,05 30.285,45 Fonte: Próprio Autor, 2019.
O valor do investimento para a substituição das lâmpadas VSAP por LED é de R$
19.811,55.Dessa forma, conforme demonstrado no quadro 10observa-seque o investimento
é em médio prazo, sendo pago em pelo menos seis meses de consumo de energia.
4.6. ANÁLISE COMPARATIVA DE CONSUMO E CUSTO DE ENERGIA
ELÉTRICA COM A SUBSTITUIÇÃO DAS LUMINÁRIAS
Neste item será demonstrado uma análise comparativa de consumo e custo de energia
elétrica referente ao antigo sistema de iluminação publica (VSAP)e o atual sistema (LED)
existente no CENSIPAM.
O quadro 11demostra a viabilidade econômica em custo energético com a substituição
das luminárias VSAP pelas LED.
Quadro 11 – Custo do Consumo de Energia por kWh das Lâmpadas VSAP e LED em um ano.
ITENS LUMINÁRIAS Valor R$ kWh
Consumo
kWh/ano Total R$/ano %
1 VSAP 0,70
81.362,88 56.954,016 100
2 LED 28.251,00 19.775,70 34,72
Diferença de consumo e custo entre VSAP e LED 4.708,50 37.178,316 65,28
Fonte: Próprio Autor, 2019.
O consumo de energia por kWh descritas no quadro 10 consta o valor em R$/ano e por
%, tendo a VSAP um custo anual de R$ 56.954,016 e a de LED com o custo de R$
19.775,70, a diferença de viabilidade de redução de custo entre as lâmpadas de VSAP e de
LED em um ano equivale a R$37.178,316, ou seja, 65,28 % menor que o custo da VSAP.
19
Comparando com os estudos anteriormente citados, em dois deles, sendo o
apresentado por Ascurra (2013), que compara dois tipos de lâmpadas para iluminação
pública, e gera uma economia estimada no custo da energia de 10.656 kWh por mês, e o de
Zanin (2015), que teve como objetivo reduzir os desperdícios de energia no consumo de
uma Universidade Comunitária, e obteve uma economia anual R$ 263.559,63, cerca de
448,49 MWh/ano, ambos afirmam que a tecnologia de LED é viável para iluminação publica,
pela economia e durabilidade do produto em questão, condizendo com o apresentado neste
estudo. Já o estudo apresentado por Yoshida e Portelinha, (2013), que teve como objetivo
estudar um sistema de iluminação eficiente utilizando a tecnologia LED no bloco E da
Universidade Tecnológica do Paraná - Campus Curitiba, não aprova a substituição pelo alto
investimento do tipo de lâmpada necessário para o ambiente, e devido a infraestrutura
encontrada no local não condiz com a necessária para efetuar a troca e depender de uma
reforma de maior proporção para alcançar o objetivo.
5. CONCLUSÃO
As luminárias públicas a LED trazem melhorias técnicas e maior eficiência energética
para a área da iluminação pública, onde outrora as lâmpadas VSAP reinavam sozinhas
como as de melhor custo benefício. Para utilizá-las na IP, visando ao retorno financeiro do
investimento, são necessários estudos de custo benefício, incluindo como fator de
viabilidade a redução no custo da manutenção. Sendo cada vez mais necessário obter um
sistema de iluminação eficiente e que tenha um consumo e consequentemente um custo
baixo de energia e demande pouca manutenção.
Diante disso, conclui-se que o antigo sistema VSAP apresentava maior custo em
manutenção tendo um total de perdas de 17 lâmpadas e 19 reatores, em quanto as LED em
mesmo período teve zero de perdas com trocas e substituições, tendo uma economia anual
de R$ 2.443,41, apenas com a manutenção.
Além disso, após a implantação do sistema LED possibilitou uma economia anual de
65% em relação ao sistema VSAP,observou-se também que os indicadores econômicos
obtidos pela analise de viabilidade econômica, demonstraram que o investimento é
economicamente viável, pois teve o seu retorno em apenas seis meses somente em
economia com energia elétrica após a implantação do sistema LED.
20
Vale ressalta que com o avanço da tecnologia e a busca de produto mais eficiente, fez
com que fabricantes investissem nessa tecnologia barateando esse tipo de sistema, a
disparidade no custo de implantação de sistemas de iluminação pública em LED em relação
aos outros sistemas que antes era grande observou-se uma redução significativa,
diminuindo consideravelmente o valor de investimento R$19.811,55para implantação desse
sistema no CENSIPAM, a redução do impacto no meio ambiente é outra vantagem dos LED.
As lâmpadas de descarga utilizam em sua composição o mercúrio, produto químico
tóxico. Se forem manuseadas e descartadas de maneira incorreta poluem o meio ambiente
e contaminam o ser humano. As luminárias a LED não oferecem este risco por não
utilizarem o mercúrio na sua composição, pois além de reduzir o consumo de energia, os
equipamentos são recicláveis, não possuem metais pesado como o antigo sistema e
apresenta baixa manutenção, alta eficiência luminosa e longa durabilidade.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
AGUERA, R.S. O cenário brasileiro da iluminação publica. Monografia. Escola de
Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo. São Paulo: 2015.
ANEEL, Resolução Nº 414/2010. Condições Gerais de Fornecimento de Energia Elétrica
de forma atualizada e consolidada. Brasília, 2010
ASCURRA, R. E. Eficiência Elétrica em Iluminação Pública Utilizando Tecnologia LED:
Um Estudo de Caso. Cuiabá-MT, 2013. 157 p. Dissertação (Mestrado). Faculdade de
Arquitetura, Engenharia e Tecnologia. Universidade Federal de Mato Grosso
BERNARDO, L. M. História da Luz e das Cores. Porto: Universidade do Porto, 2007.
BOYLESTAD, R. L., NASHELSLY, L. Dispositivos eletrônicos e teoria de circuitos. 8. ed.
São Paulo: Prentice-Hall, 2004
CARVALHO, L. História da iluminação pública no Brasil. 2018 Disponível
em:<https://escolakids.uol.com.br/historia-da-iluminacao-publica-no-brasil.htm>. Acesso em:
24 de Novembro de 2018.
DAMBISKI, L. P.Aplicação do programa nacional de iluminação pública eficiente
(PROCEL-RELUZ). Curitiba-PR, 2007. 87 p. Dissertação. Faculdade de Engenharia
Elétrica. Universidade Federal Paraná.
21
ELETROBRAS. Iluminação pública. Eletrobrás, Procel RELUZ, 2018. Disponível
em:<https://www.eletrobras.com/pci/main.asp?TeamID=%7BDE51084F-8DF3-41BB-B871-
EA374FD6F574%7D> Acesso em: 21 de novembro 2018.
LIMA, R.F. A História da Iluminação: Da Fogueira a Lâmpada Elétrica, 2018. Disponível
em: <https://blog.borealled.com.br/historia-da-iluminacao-fogo-vela-lampada-eletrica/>
Acesso em: 22 novembro 2018.
LIMA, V. A. A. Estudo comparativo entre lâmpada com LED de alta potência e
lâmpadas comuns, considerando a viabilidade econômica Coritiba-PR, 2013. 75 p.
Dissertação.Curso superior de tecnologia em eletrotécnicagestão comercial elétrica.
Universidade Federal do Paraná.
Luz, J. M. Luminotécnica. Dissertação.Universidade Estadual de Campinas, Campinas.
2008
MASCARÓ, L. A iluminação de espaços urbanos. In: História da iluminação pública
artificial: sua evolução através do tempo. 1. ed. Porto Alegre: Masquatro, 2006.
NASCIMENTO, L. Fontes Renováveis, 2018 Disponível em:
<http://agenciabrasil.ebc.com.br/economia/noticia/2018-08/fontes-renovaveis responderam-
por-quase-88-da-energia-gerada-em-junho.htm>. Acesso em: 21 de Novembro 2018.
OSRAM. Iluminação: Conceitos e Projetos. São Paulo, ca. 2009. Disponível
em:<http://www.usp.br/fau/cursos/graduacao/arq_urbanismo/disciplinas/aut022/Af_Apostila_
Conceitos_e_Projetos.pdf>. Acesso 29 Outubro. 2018.
ROSITO, L. H. As origens da iluminação pública no Brasil. Desenvolvimento da
iluminação pública no Brasil. O setor elétrico. Jan. 2009
SALES, R. P. LED, o novo paradigma da Iluminação Pública. Dissertação (Programa de
Pós-Graduação em Desenvolvimento de Tecnologia - PRODETEC), do Instituto de
Tecnologia para o Desenvolvimento (LACTEC), e Instituto de Engenharia do Paraná (IEP).
2011. Curitiba. 117p.
SCHUBERT, E. Fred. Light-Emitting Diodes. Cabridge. New York. 2006.
22
SERRADURA, Rafael. O LED Aplicado na Arquitetura. Revista Arquitetonline. 2010.
SILVA, Clodoaldo. Correção do Fator de Potência – apostila. Fev, 2006.
TAVARES, S. G. Simulação computacional para projeto de iluminação em arquitetura.
Dissertação (Pós-Graduação em Arquitetura - PROPAR), Universidade Federal do Rio
Grande do Sul, Porto Alegre. 2007
YOSHIDA, Fernanda Tiemy; PORTELINHA, Renan Kovalczuk. Estudo de um sistema de
iluminação eficiente utilizando a tecnologia a led no bloco E da Universidade
Tecnológica Federa do Paraná – Campus Curitiba. Curitiba, 2013. Universidade
Tecnológica Federal do Paran
ZANIN, Antonio; BAGATINI, Fabiano Marcos; BARICHELLO, Rodrigo; TIBOLA, Ademar.
Análise do custo x benefício na troca de lâmpadas convencionais por lâmpadas LED:
o caso de uma universidade comunitária do sul do Brasil. Foz do Iguaçu, nov. 2015.
XXII Congresso Brasileiro de Custos