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UNIVERSIDADE SALVADOR – UNIFACSDEPARTAMENTO DE ENGENHARIA E ARQUITETURA
CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
ESTUDO DA VIABILIDADE TÉCNICA E ECONÔMICA DA SUBSTITUIÇÃO DA ILUMINAÇÃO CONVENCIONAL POR
ILUMINAÇÃO COM LED
Aluno: Tiago Sá Fonseca
TRABALHO FINAL DE GRADUAÇÃO
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CONTEXTO
População Mundial;
Fim dos Recursos Naturais;
Aquecimento Global;
Exigência de Tecnologias Eficientes.
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CONTEXTO
Diodos
Tipos de Lâmpadas
Informação das Vantagens do LED
Tendências Mundiais
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OBJETIVO GERAL
Analisar a viabilidade das lâmpadas tubulares de LEDs para iluminação de escritório convencional de engenharia, do ponto de vista técnico e econômico, em substituição das lâmpadas tubulares fluorescentes convencionais.
OBJETIVO ESPECÍFICO
Reunir conhecimentos sobre iluminação;
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METODOLOGIA
Revisão bibliográfica;
Estudo comparativo entre lâmpadas tradicionais e as de LEDs;
Avaliação da viabilidade econômica e sua eficiência;
Estudo de caso.
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RESULTADOS ESPERADOS
Identificar as vantagens e desvantagens de se aplicar o uso de lâmpadas tubulares de LEDs em um projeto de iluminação de um escritório de engenharia;
Conhecer a tecnologia aplicada a cada uma das lâmpadas tubulares existentes de possível utilização;
Para o término do trabalho espera-se concluir que o investimento na troca de lâmpadas tradicionais por lâmpadas de LEDs venha trazer benefícios ao escritório.
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DESENVOLVIMENTO
LUMINOTÉCNICA
CONCEITOS:
• Necessidade da iluminação;
• Luminotécnica;
• Projetos eficientes.
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PROJETO DE LUMINOTÉCNICA
CONCEITOS:
• Tipo de ambiente e conforto luminoso;
• Qualidade de iluminação;
• Normas (NBR5382 e NBR5413).
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TEMPERATURA DE COR
Introdução;
Conceito;
Sensação fisiológica.
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TEMPERATURA DE COR
Diagrama de cromaticidade.
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INDICE DE REPRODUÇÃO DE COR (IRC)
Fidelidade com que as cores são reproduzidas;
Sete cores do arco-íres;
IRC = 100 (Sol).
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UNIFORMIDADE DO PROJETO DE ILUMINAÇÃO
CURVA DE DISTRIBUIÇÃO LUMINOSA
Coordenadas polares.
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GRANDEZAS
Lúmen
Candela
Iluminância
Lux
Luminância
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EFICIÊNCIA LUMINOSA DE UMA LÂMPADA
Lâmpada Fluxo luminoso (lm) Potência (w) Eficiência (lm/w)
T8 Fluorescente Super 80 2.700 32 84,38
T5 Fluorescente Super 80 2.600 28 92,86
Lâmpada Tubular LEDtube GA 1.500 22 68,18
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TECNOLOGIA TRADICIONAL
LÂMPADA FLUORESCENTE
Funcionamento;
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TECNOLOGIA TRADICIONAL
REATORES
Conceito;
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TECNOLOGIA TRADICIONAL
REATORES
Reator Eletromagnético Partida Convencional;
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TECNOLOGIA TRADICIONAL
REATORES
Reator Eletromagnético Partida Convencional;
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TECNOLOGIA TRADICIONAL
REATORES
Reator Eletromagnético Partida Rápida;
Reator Eletrônico Partida Rápida;
Reator Eletrônico Partida Instântaneo.
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TECNOLOGIA TRADICIONAL
RENDIMENTO DAS LUMINÁRIAS
• Refletores
• Aletas
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TECNOLOGIA TRADICIONAL
RENDIMENTO DAS LUMINÁRIAS
• Depreciação do fluxo luminoso
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TECNOLOGIA LED
LED
LED Conceitos;
RGB;
LED Luz Branca;
Constituição de LED.
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TECNOLOGIA LED
MODULO E DRIVER
Modulo LED Conceitos;
Driver LED Conceitos.
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TECNOLOGIA LED
LENTES
Tipos de Lentes;
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TECNOLOGIA LED
DISSIPADOR DE CALOR
Super Aquecimento dos LEDs;
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LÂMPADAS LED EM PROJETOS DE ILUMINAÇÃO
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TIPO DE LÂMPADAS LEDs
TUBULAR LED T8:
Potência 22w - Equivalência aproximada Fluorescente Tubular T8 32w Fluxo luminoso - 1500 lm Temperatura de cor: 4000k Neutra Cool White Contato (encaixe) G13 Tensão Bivolt ( 100v ~ 240v ) Comprimento da lâmpada 600mm Frequência de Rede 50 - 60 Hz Vida Útil 30.000h.
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PREMISSAS
Softer Lumisoft (Lumicenter)
Nível de Iluminância 500 lux.
Fator de utilização 70% (Teto), 50% (Parede) e 20% (Piso)
Plano de trabalho 0,80 m
Altura ambiente 3,0 m
Altura Luminárias 2,8 m
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FATOR DE DEPRECIAÇÃO
2.500 hs 5000 hs 7.500 hsLIMPO 0,95 0,91 0,88NORMAL 0,91 0,85 0,80SUJO 0,80 0,66 0,57
PERIODO DE MANUTENÇÃOAMBIENTE
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FOTOMETRIA
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FOTOMETRIA
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ESPAÇAMENTO ENTRE AS LUMINÁRIAS
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ESTUDO DE CASO
SITUAÇÃO ATUAL:
Escritório de engenharia (Projetos industriais). Comprimento 24,05 m, Largura 14,08 Altura de 2,80 m 18 lâmpadas (T8) de 30w. 104 lâmpadas (T8) de 40w Potência instalada 5405w (Lâmpadas mais 15% do reator) Lâmpadas embutidas direto no teto, dispensando o uso de refletores
e aletas. Média de 467 lux Uniformidade 57,75%
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ESCRITÓRIO
BANHEIROMASCULINO
WC
(ar cond.)C. MÁQ.
WC
LIXO
DEP.
COPA
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FLUXO LUMINOSO ATUAL:
580 540 485 580 570 516 383 340 450580 515 450 580 400 500 350 300 450590 525 440 590 470 540 370 361 445580 410 450 580 500 500 350 325 450600 450 460 600 570 525 365 315 450580 440 450 580 500 500 350 351 450560 450 475 560 600 543 360 345 480580 550 450 580 465 500 350 315 450608 505 450 608 530 510 344 310 400580 520 450 580 570 500 350 272 450609 591 460 609 590 530 348 366 427580 515 450 580 525 500 350 370 450545 500 440 545 488 560 376 405 490580 450 450 550 480 500 350 370 450552 465 440 552 486 535 350 342 475580 390 450 550 450 500 350 388 450500 370 425 500 500 530 330 344 470400 280 430 400 380 500 350 270 380
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SIMULAÇÃO
CASO 1:
Utilização de lâmpadas T8 de 32 w com a luminária CAA01-E232; Fluxo utilizado no cálculo: 4.700 lúmens/luminária; 120 lâmpadas (T8) de 32 w; 2 lâmpadas por luminária; Potência instalada 4.416 w (Lâmpadas mais 15% do reator); Lâmpadas embutidas no teto utilizando refletores e aletas; Quantidade total de luminárias: 60 unidades; Iluminância média calculada: 554,12 lux; Uniformidade geral; 93,66%;
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SIMULAÇÃO
Fotometria:
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UNIFORMIDADE GERAL
0
250
500
750
1000
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SIMULAÇÃO
CASO 2:
Utilização de lâmpadas T5 de 28 w com a luminária FAA02-E228; Fluxo utilizado no cálculo: 5.800 lúmens/luminária; 90 lâmpadas (T5) de 28 w; 2 lâmpadas por luminária; Potência instalada 2.520 w (Lâmpadas mais 15% do reator); Lâmpadas embutidas no teto utilizando refletores e aletas; Quantidade total de luminárias: 45 unidades; Iluminância média calculada: 540,42 lux; Uniformidade geral; 83,82%.
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SIMULAÇÃO
Fotometria:
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UNIFORMIDADE GERAL
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SIMULAÇÃO
CASO 3:
Lâmpadas de LED não possuem curva IES .
Depreciação do LED
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SIMULAÇÃO
CASO 3:
T8 X LED
Lâmpada Philips LEDtube GA 22 w: Fluxo luminoso de 1500 lm; Lâmpada Philips T8 super 80 32 w: Fluxo luminoso de 2700 lm;
2700 lm----------------X w
1500 lm----------------22 w
X=39,60 w ~ 40 w
32 -1= 0,80-1 = 20,0%
40
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SIMULAÇÃO
CASO 3:
Tempo de vida da lâmpada Philips LEDtube GA 22 w:
Média de 35.000 horas.
Tempo de vida da lâmpada Philips T8 super 80 32 w:
Média de 15.000 horas.
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SIMULAÇÃO
CASO 3:
T5 X LED
Lâmpada Philips LEDtube GA 22 w: Fluxo luminoso de 1500 lm; Lâmpada Philips T8 super 80 28 w: Fluxo luminoso de 2600 lm;
2600 lm----------------X w
1500 lm----------------22 w
X=39,60 w ~ 40 w
28 -1= 0,70-1 = 30,0%
40
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SIMULAÇÃO
CASO 3:
Tempo de vida da lâmpada Philips LEDtube GA 22 w:
Média de 35.000 horas.
Tempo de vida da lâmpada Philips T8 super 80 32 w:
Média de 24.000 horas.
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ESTUDO DE VIABILIDADE ECONÔMICA DO PROJETO
Cálculos utilizados;
Situação atual.
Potência Atual (kWh) Horas utilizadas Dias por Mês
5,405 12 20
Tarifa paga pelo escritório de engenharia
Custo do Kwh R$ 0,56
Tabela 3: Custo da tarifa
Tabela 4: Situação atual
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ESTUDO DE VIABILIDADE ECONÔMICA DO PROJETO
Situação atual.
Custo Energia Atual em 1 mês R$ 729,77
Custo Energia Atual em 1 ano R$ 8.757,19
Custo Energia Atua em 5 anos R$ 43.785,95
Custo Energia Atua em 8 anos R$ 70.057,52
Custo Energia Atua em 10 anos R$ 87.571,90
Custo Energia Atua em 25 anos R$ 218.929,74
Tabela 5: Custo atual da energia
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ESTUDO DE VIABILIDADE ECONÔMICA DO PROJETO
Sistema de Iluminação Vida Útil (horas)
T8 15.000
T5 24.000
LED 35.000
Tempo de duração para o Retrofit (Meses)
Tempo aproximado para o retrofit (Anos)
62,5 5
100,0 8
125,0 12
Tabela 6: Vida útil por equipamento
Tabela 7: Tempo de retrofit por equipamento
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ESTUDO DE VIABILIDADE ECONÔMICA DO PROJETO
Sistema de Iluminação
Custo de Cada Conjunto de Equipamento
Nº de Equipamentos
Lâmpadas T8 R$ 120,00 60
Lâmpadas T5 R$ 280,00 45
Lâmpadas LED R$ 328,50 60
Potência Instalada (kW) Horas utilizadas Dias por Mês
4,416 12 20
2,520 12 20
4,800 12 20
Tabela 8: Equipamentos testados
Tabela 9: Dados para o calculo da potência instalada e consumo
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ESTUDO DE VIABILIDADE ECONÔMICA DO PROJETO
Custo Total Equipamento
Custo Energia Mensal
Custo Inicial (Energia mais Equipamento)
7.200 R$ 596,23 R$ 7.796,23
12.600 R$ 340,24 R$ 12.940,24
19.710 R$ 648,08 R$ 20.358,08
Tabela 10: Custo na aplicação de cada equipamento em um mês
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ESTUDO DE VIABILIDADE ECONÔMICA DO PROJETO
Sistema de Iluminação
Horas de dias por ano
Custo Total Equipamento
Custo da energia no primeiro ano
Custo Inicial (Energia mais Equipamento)
T8 2.880 7.200 R$ 7.154,81 R$ 14.354,81
T5 2.880 12.600 R$ 4.082,91 R$ 16.682,91
LED 2.880 19.710 R$ 7.776,97 R$ 27.486,97
Tabela 11: Custo na aplicação de cada equipamento no primeiro ano
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ESTUDO DE VIABILIDADE ECONÔMICA DO PROJETO
Sistema de Iluminação
Horas de dias por retrofit (ano)
Custo Total Equipamento
Custo da energia por retrofit
Custo Inicial (Energia mais Equipamento)
T8 14400 7.200 R$ 35.774,05 R$ 42.974,05
T5 23040 12.600 R$ 32.663,26 R$ 45.263,26
LED 28800 19.710 R$ 93.323,61 R$ 113.033,61
Tabela 12: Custo na aplicação de cada equipamento antes do segundo retrofit
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ESTUDO DE VIABILIDADE ECONÔMICA DO PROJETO
Sistema de Iluminação
Horas de dias em 10 anos
Custo Total Equipamento
Custo da energia por retrofit
RetrofitCusto Inicial
(Energia mais Equipamento)
T8 28.800 7.200 R$ 71.548,10 2,00 R$ 85.948,10
T5 28.800 12.600 R$ 40.829,08 2,00 R$ 66.029,08
LED 28.800 19.710 R$ 77.769,68 1,00 R$ 97.479,68
Tabela 13: Custo na aplicação de cada equipamento em 10 anos
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ESTUDO DE VIABILIDADE ECONÔMICA DO PROJETO
Sistema de Iluminação
Horas de dias em 25 anos
Custo Total Equipamento
Custo da energia por retrofit
RetrofitCusto Inicial
(Energia mais Equipamento)
T8 72.000 7.200 R$ 178.870,26 5,00 R$ 214.870,26
T5 72.000 12.600 R$ 102.072,70 3,00 R$ 139.872,70
LED 72.000 19.710 R$ 194.424,19 3,00 R$ 233.844,19
Tabela 14: Custo na aplicação de cada equipamento em 25 anos
CONCLUSÃO
1. O uso de lâmpadas LED para iluminação convencional de um escritório de engenharia é tecnicamente viável por que possui padrões de luminosidade e simplicidade da tecnologia com equipamentos auxiliares acoplados a sua estrutura;
2. É inviável economicamente pelo elevado custo na aquisição e maior gasto energético em relação às lâmpadas fluorescentes T8 de 32 W e T5 28 W.
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CONCLUSÃO
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3. Foram reunidos conhecimentos sobre iluminação suficientes para desenvolver um projeto desta natureza. Para desenvolver um projeto luminotécnico de um ambiente qualquer é necessário o estudo dos conceitos básicos de um projeto luminotécnico desenvolvido no capítulo 2 deste trabalho como:
Perspectivas futuras
Em outros estudos poderá ser avaliada a utilização das lâmpadas de LED em locais de difícil acesso e alto custo para troca, por exemplo instalações industriais, arenas esportivas, tuneis rodoviários etc.
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Obrigado