CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DO...

CASSIANO SOUZA BELLER CRISTIAN EMÍLIO P. DE OLIVEIRA

JOSÉ ROBERTO R. LOPES MÁRCIO RODRIGUES DA SILVA

ALTERNATIVA DE CONSERVAÇÃO DE ENERGIA EM ILUMINAÇÃO PÚBLICA E ÁREAS DE USO COMUM.

CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DO PARANÁ - CEFET-PR

CURITIBA - 2001

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CASSIANO SOUZA BELLER CRISTIAN EMÍLIO P. DE OLIVEIRA

JOSÉ ROBERTO R. LOPES MÁRCIO RODRIGUES DA SILVA

ALTERNATIVA DE CONSERVAÇÃO DE ENERGIA EM

ILUMINAÇÃO PÚBLICA E ÁREAS DE USO COMUM.

Projeto Final de Graduação apresentado ao

Departamento do Curso de Engenharia Industrial

Elétrica – Ênfase Eletrotécnica do Centro Federal

de Educação Tecnológica do Paraná.

PROF.ª ORIENTADORA MARIA DE FÁTIMA

PROF.º CO-ORIENTADOR ANDERSON H. DE OLIVEIRA

CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DO PARANÁ - CEFET-PR

CURITIBA – 2001

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ÍNDICE

1. INTRODUÇÃO 6

2. HISTÓRIA DA ILUMINAÇÃO 10

2.1. DO FOGO À LÂMPADA DE ARCO VOLTÁICO 10 2.2. GÁS PARA ILUMINAÇÃO REVOLUCIONOU A ILUMINAÇÃO DE RUAS 12 2.3. EDISON E A LÂMPADA ELÉTRICA INCANDESCENTE 14 2.4. HISTÓRIA DA ILUMINAÇÃO NO BRASIL - RIO DE JANEIRO 18 2.5. HISTÓRIA DA ILUMINAÇÃO NO BRASIL - CURITIBA-PR 28

3. OS OBJETIVOS DA ILUMINAÇÃO PÚBLICA 30

4. LÂMPADAS 32

4.1. TIPOS DE LÂMPADAS DISPONÍVEIS. 32 4.2. LÂMPADAS FLUORESCENTES 35 4.3. LÂMPADAS FLUORESCENTE COMPACTA 39 4.4. LÂMPADAS MULTIVAPORES METÁLICOS 40 4.5. LÂMPADAS DE MERCÚRIO 41 4.6. LÂMPADAS DE LUZ MISTA (ML) 43 4.7. LÂMPADAS DE ENXOFRE 44 4.8. LÂMPADA DE VAPOR DE SÓDIO 47 4.9. CONSIDERAÇÕES ADICIONAIS 49

5. ACIONAMENTOS 50

5.1. REATORES 50 5.2. REATOR ELETRÔNICO HÍBRIDO PARA LÂMPADAS DE VAPOR DE SÓDIO DE ALTA PRESSÃO 51 5.3. NOVO REATOR ELETRÔNICO PARA LÂMPADAS HO, COM CONTROLE DE LUMINOSIDADE 53 5.4. FOTOCÉLULA DUPLA – CONCEITO E ESPECIFICAÇÃO 55 5.5. FOTOCÉLULA DUPLA 57 5.6. RELÉ FOTOELETRÔNICO MAGNÉTICO 58 5.7. RELÉ FOTOELETRÔNICO TEMPORIZADO 59 5.8. SISTEMA DE CONTROLE DE ILUMINAÇÃO PÚBLICA VIA TELECOMANDO 60 5.9. ECONOMIZADOR DE ENERGIA 61 5.10. RELÉ FOTOELETRÔNICO DUPLO 62

6. LUMINÁRIAS 64

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6.1. TIPOS DE LUMINÁRIAS 65 6.1.1. LUMINÁRIA MG RODIO 65 6.1.2. LUMINÁRIA SPH 65 6.1.3. LUMINÁRIA SPO 66 6.1.4. LUMINÁRIA F2000 66 6.1.5. LUMINÁRIA OVNILIGHT 67

7. RECOMENDAÇÕES PARA ILUMINAÇÃO PÚBLICA 67

8. CRITÉRIO DE QUALIDADE E CLASSES DE ILUMINAÇÃO 67

8.1. CRITÉRIO DE QUALIDADE PARA ILUMINAÇÃO DE VIAS. 67 8.2. ESCOLHA DE CLASSE DE ILUMINAÇÃO 68 8.3. VARIAÇÃO TEMPORAL DA CLASSE DE ILUMINAÇÃO DE ACORDO COM A DENSIDADE DO TRÂNSITO. 68 8.4. EXIGÊNCIAS PARA TRÂNSITO MOTORIZADO. CONCEITO DA LUMINÂNCIA 69 8.5. RECOMENDAÇÕES PARA ORIENTAÇÃO VISUAL DIRETA 69 8.6. ILUMINAÇÃO DE ÁREAS DE CONFLITO 69

9. ILUMINAÇÃO DE VIAS PARA PEDESTRES 70

9.1. ACIDENTES NAS VIAS EM ÁREAS RESIDENCIAIS 70 9.2. CRITÉRIO DE QUALIDADE 71 9.3. ILUMINAÇÃO DE SUPERFÍCIES HORIZONTAIS 71 9.4. CONTROLE DO OFUSCAMENTO 71 9.5. ESCOLHA DA FONTE DE LUZ 72 9.6. NÍVEIS DE ILUMINAÇÃO PARA TRÂNSITO DE PEDESTRES 72

10. EFICIENTIZAÇÃO DE SISTEMAS DE ILUMINAÇÃO PÚBLICA 73

10.1 MELHORANDO O DESEMPENHO FOTOMÉTRICO 75 10.2. SUBSTITUINDO LÂMPADAS DE MERCÚRIO DE 125W POR LÂMPADA DE SÓDIO DE 70W 76 10.3. REDUZINDO CUSTOS NA ILUMINAÇÃO PÚBLICA COM O USO DE EMENDAS TERMOCONTRÁTEIS 79 10.4. SISTEMA DE EMENDAS TERMOCONTRÁTEIS RETAS 80 10.5. CONSIDERAÇÕES FINAIS 82 10.6. POLUIÇÃO LUMINOSA X CUSTO 82 10.7. REDUZINDO CUSTOS DE ILUMINAÇÃO DE ÁREAS DE USO COMUM 87 10.8. COMPARAÇÃO DE CUSTO ENTRE INSTALAÇÕES DE ILUMINAÇÃO 88

11. ANÁLISE DE CUSTOS DE VIDA ÚTIL EM SISTEMAS DE ILUMINAÇÃO PÚBLICA 93

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11.1. ECONOMIA DE ENERGIA COM NOVOS MATERIAIS E PROJETOS DE LUMINÁRIAS 99 11.2. USO DAS LÂMPADAS T5 101 11.3. FLUXO LUMINOSO, TEMPERATURA AMBIENTE E LUMINÂNCIA 102 11.4. NOVOS MATERIAIS REFLETORES 104 11.5. LUMINÁRIA T5 VERSUS T8 110 11.6. LUMINÁRIAS ABERTAS (CALHAS SIMPLES) 111

12. PROTÓTIPO 112

12.1. OBJETIVO 119 12.2. CARACTERÍSTICAS E DESEMPENHO DESEJADO 119 12.3. DESENVOLVIMENTO 120 12.4. PROJETO DO RELÉ FOTOELETRÔNICO 120 12.4.1. FONTE DE ALIMENTAÇÃO 121 12.4.2. DETECÇÃO DA PASSAGEM POR ZERO 122 12.4.3. FOTOSENSOR 125 12.4.4. GERADOR DE PULSOS 126 12.4.5. COMANDO DA CHAVE ESTÁTICA 127 12.4.6. CHAVE ESTÁTICA 128 12.4.7. PERDAS NA CHAVE ESTÁTICA 129

12.5. LAYOUT DO RELÊ PARA CONFECÇÃO DA PLACA DE CIRCUITO IMPRESSO 131

12.6. AJUSTES NO RELÊ 132 12.6.1. AJUSTE DE SENSIBILIDADE 132 12.6.2. AJUSTE DE HISTERESE 132 12.6.3. AJUSTE DE ATRASO PARA TRANSIÇÃO LIGADO/DESLIGADO 133 12.6.4. AJUSTE DE TEMPO DE RESET DO RELÊ FOTOELETRÔNICO 133

APÊNDICE A 134

I) PLANO DIRETOR DE CONSERVAÇÃO DE ENERGIA NA ILUMINAÇÃO PÚBLICA – CIDADE DE CURITIBA 134 II) OBJETIVO 135 III) MANUTENÇÃO 135 IV) REATORES 135 V) FOTOCÉLULAS 136 VI) LUMINÁRIAS 137 VII) ECONOMIZADORES 137 VIII) FOTOCÉLULAS 138 IX) OPERACIONALIZAÇÃO 138 X) CONSIDERAÇÕES FINAIS 139

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1. INTRODUÇÃO

“Conceito de Iluminação Pública”

Fernandes filho, G.E.F. “Iluminação Pública no Brasil: quem deve pagar a conta?” São

Paulo, Brasil: Eletricidade Moderna, Editora Aranda. Janeiro de 2000.

“Energia”

Rodrigues, M. “ENERGIA em tempos de crise” São Paulo, Brasil: Instalações Elétricas,

Editora Sertec. Abril de 2001.

O medo da escuridão é um sentimento humano muito primitivo. Desde os primórdios

o homem utilizava-se de meios próprios para iluminar o seu caminho, tendo na tocha

individual o elemento preferido. Uma concepção de iluminação semelhante aos faróis dos

automóveis de hoje.

Pode-se afirmar que a iluminação pública, tal como a conhecemos hoje, isto é; voltada

para a iluminação fixa de vias públicas, teve sua origem na Comuna de Paris, em 1558. O

propósito de implantação de tochas à frente das casas era o de garantir algum nível de

segurança ao trânsito de pessoas, especialmente contra o crime, e evitar acidentes pessoais.

Ao longo da civilização, a iluminação dos locais de trânsito de pessoas e de veículos

sempre teve por objetivo oferecer algum nível de segurança. Essa é a essência da iluminação

pública. A iluminação ornamental e decorativa sempre foi aplicada nas festividades e na

ostentação de poder e riqueza, divergindo, portanto dos propósitos de segurança.

A relação entre iluminação pública e segurança é matéria de extraordinária

complexidade. A iluminação pública por si só não impede o crime e não evita o acidente.

Porém, estudos realizados nos últimos cinqüenta anos mostram que iluminação pública tem os

seguintes efeitos sobre a segurança pública noturna:

• Reduz o medo das pessoas contra o crime;

• Altera e desloca alguns tipos de crime;

• Nos acidentes de trânsito:

• Reduz em 65% o número de vítimas fatais;

• Reduz em 30% o número de feridos;

• Reduz em 15% os prejuízos materiais.

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Pelo exposto, é bastante razoável caracterizar a iluminação pública como um serviço

que visa oferecer algum nível de segurança ao trânsito de pessoas e de veículos pelas vias

públicas, ou de forma mais generalizada, logradouros públicos. Este, aliás, é o objetivo da

iluminação pública enunciado pela NBR 5101 "iluminação pública".

Hely Lopes Meirelles ensina, com brilhantismo, que o “interesse local”, não é o

interesse exclusivo do município, porque não há interesse municipal que o não seja,

reflexamente, do Estado-membro e da União. O que caracteriza esse interesse municipal é a

sua predominância para o município, em relação ao eventual interesse estadual ou federal

acerca do mesmo assunto.

De fato a iluminação pública é um serviço de interesse local, porém, está intimamente

relacionada com questões de segurança e deixa de ter caráter privativo dos municípios.

A segurança pública em geral, e no trânsito em particular, tem caráter comum às três

esferas da administração. O recente Código de Trânsito Brasileiro, instituído pela Lei 9503, de

23 de setembro de 1997, logo no seu artigo 1º estabelece que “considera-se trânsito a

utilização das vias públicas por pessoas, veículos e animais, isolados ou em grupos,

conduzidos ou não, para fins de circulação, parada, estacionamento e operação de carga e

descarga”.

Do artigo 2º consta que “o trânsito, em condições seguras é direito de todos e dever

dos órgãos e entidades componentes do Sistema Nacional de Trânsito, a estes cabendo, no

âmbito das respectivas competências, adotar medidas destinadas a assegurar esse direito”.

Observa-se que a segurança no trânsito não é de competência privativa dos

municípios. O artigo 25 do Código prevê, inclusive, a possibilidade de celebração de

convênios entre órgãos e entidades executivas, para a delegação de atividades, com vistas à

maior eficiência e à segurança para os usuários das vias.

Toda a iluminação pública que não seja diretamente vinculada com segurança é, de

fato, de interesse local e de competência privativa do município. Neste caso enquadram-se

todas as formas de iluminação com finalidade decorativa, ornamental ou de publicidade, como

fontes luminosas, monumentos, fachadas, obras de arte e jardins. Também encaixa-se nesta

situação a iluminação que tem papel coadjuvante no fomento de atividade econômicas.

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Em resumo, a iluminação pública divide-se em dois tipos, conforme seu objetivo: para

fins de segurança e para fins decorativos ou ornamentais. Ambos são considerados serviços de

interesse local dos municípios. O primeiro deve ser classificado como de caráter comum às

três esferas administrativas, enquanto o segundo tem caráter privativo municipal.

A iluminação com propósitos decorativos, ornamentais ou de publicidade deve ser

classificada como qualquer unidade consumidora do poder público, com a necessária medição

e isenta de quaisquer benefícios e privilégios, especialmente tarifários e tributários. Deve

ainda ter a preferência na suspensão do fornecimento em caso de inadimplência,

considerando-se a ausência de essencialidade para segurança do indivíduo.

Também é oportuno salientar que benefícios tarifários, ou tributários, para iluminação

pública para fins de segurança são cabíveis somente nos logradouros públicos de uso comum e

livre acesso, especialmente no período noturno.

O Brasil possui atualmente cerca de 12,3 milhões de pontos de iluminação pública,

perfazendo uma potência instalada de cerca de 2,47 GW. O consumo neste setor corresponde

a 3,5% do consumo total de energia elétrica do país. Uma das principais características

associada a este uso final é que o seu período de consumo de energia elétrica abrange todo o

horário de pico do sistema elétrico.

No ano de 2000 a capacidade de geração de energia elétrica da Usina Governador

Parigot de Souza , no período de Janeiro a Dezembro, chegou a 819.414 MWh. Em

distribuição direta, para o mesmo período, para iluminação pública, a COPEL forneceu

503.344 MWh. Então podemos avaliar que 61,43% da capacidade desta usina foi utilizada

apenas para atender a iluminação pública. Por sorte tivemos um geração de 16.824.599 MWh,

neste período.

“Energia é um insumo indispensável a toda a sociedade e o fato de haver maior

demanda que a oferta significa que todos, absolutamente todos, serão prejudicados. Sem

energia suficiente um país não cresce, não são gerados empregos, não se melhora a qualidade

de vida do cidadão e as dificuldades aumentam para a sociedade o para os governos”, diz José

Augusto Marques, presidente da Associação Brasileira de Infra-Estrutura e Indústrias de Base

– ABDIB.

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Esta frase pode parecer alarmante, mas revela algo que está presente em nosso

cotidiano e não nos damos conta: a importância da energia elétrica. Neste momento, em que

as reservas hídricas estão em baixa e constata-se que há um aumento de demanda

desproporcional ao da oferta, surge a preocupação com o futuro do suprimento de energia

elétrica para o mercado brasileiro e fala-se em riscos de racionamento e programas de

racionalização.

É comum que o incentivo para economizar um determinado elemento venha da

percepção de sua escassez. A conservação da energia elétrica, como muito foi divulgado,

pode ajudar a preservar o meio ambiente, aumentando a qualidade de vida. Entretanto a dura

realidade (maio/2001) nos apresenta uma assustadora face da conservação. CONSERVAR

PARA SOBREVIVER. Obviamente é um pouco dramático, mas nem tanto. Para que

possamos a continuar a desfrutar do conforto, segurança e qualidade de vida, devemos

conservar. Seja em casa , no comércio , na indústria e na iluminação pública.

A palavra chave é economia. O setor elétrico brasileiro está passando por uma grave

crise, causada pelo período de seca (para um sistema de produção de energia elétrica baseado

em hidroelétricas, o período de seca é altamente perigoso, causando déficit nas reservas

hídricas), a falta de investimentos (na década de 80, houve paralisação de 23 grandes obras), a

não realização de muitos projetos que foram elaborados com as privatizações das

concessionárias e o crescimento da demanda. A situação pede a mobilização de toda a

sociedade, para economizar e racionalizar o uso da energia.

Este trabalho visa reunir dados sobre a Iluminação Pública e Iluminação em áreas

Comuns, com a finalidade de minimizar o desperdício de energia nessa área; indicar soluções

existentes para esse fim e propor uma solução particular com o objetivo de colaborar para a

Eficientização do Sistema de Iluminação Pública Nacional e a conseqüente conservação de

energia.

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2. HISTÓRIA DA ILUMINAÇÃO

2.1. DO FOGO À LÂMPADA DE ARCO VOLTÁICO

A história da luz artificial remonta uns 500.000 anos atrás, quando o homem

paleolítico conseguiu criar fogo, com as mais primitivas ferramentas.

Até meadas do século XIX esse fogo foi a única fonte de luz disponível. O fogo criado

por nossos ancestrais serviu principalmente de proteção contra o frio, animais selvagens e

preparo de comida. Só quando possível transportar o fogo, então podemos falar do fogo como

iluminação.

Os primeiros meios de iluminação foram tochas feitas de galhos de árvores com

resina. Muito depois-arqueólogos acharam pistas até uns 20.000 anos atrás-óleos de animais e

plantas foram usados como meio de iluminação.

O óleo era derramado dentro de pedras ocas, conchas ou outros recipientes naturais

providos com pavios de córtex de árvores, fibras vegetais ou musgo. Aprendendo a manusear

a argila obtinha-se diferentes tipos de lâmpadas a óleo que se pode ver nos museus hoje em

dia. A lâmpada mágica de Aladim já era feita de metal.

II- gordura de animal (principalmente sebo) e também cera de abelha foram os materiais das

primeiras velas. A vela como forma de iluminação é relativamente recente.

Historicamente tem lugar dentro da era cristã, mas ao contrário da lâmpada a óleo, conservou

sua utilidade nos tempos modernos. Lâmpadas a óleo e velas foram usadas somente para

iluminação de interiores. Uma iluminação externa adequada era praticamente desconhecida

até meados do século XVII. Tochas de piche e breu foram empregadas para eventos públicos,

festivais e para manter guerreiros juntos. Tochas também foram usadas para o

acompanhamento de materiais e pessoas que tivessem que viajar à noite. A primeira luminária

externa a óleo, que também era prática, foi desenvolvida pelo holandês Jan Van Der Heyden

e instalada em Amsterdam em 1669. Outras cidades européias gradualmente seguiram este

exemplo, especialmente centros de comércio daqueles dias. Uma nova profissão iniciava-se, a

de iluminador. No final do século XVIII, paralelamente ao inicio da revolução industrial e

com a demanda urgente por uma iluminação melhor e mais barata, a lâmpada a óleo passou

por uma série de aperfeiçoamentos.

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Os mais importantes foram: 1765, o francês Quinquet introduziu o cilindro de vidro

(regulagem de ar para evitar que tremule); 1773: Leger, também francês, substituiu o pavio

redondo por um pavio chato, o que relutava numa combustão mais completa; 1784: Argand,

suíço, inventou um queimador redondo, com um número de furos num círculo e um pavio

chato dentro de um cilindro oco, o que aumentava a combustão, a intensidade de luz e a

redução de fumaça.

A lâmpada a óleo perdeu a sua importância em 1859 quando o óleo refinado

(querosene), procedente da América do Norte, foi introduzido. Esse querosene tinha vantagens

importantes. Era barato e bastante seguro, uma vez removidos por destilação os compostos

altamente inflamáveis. O querosene rapidamente superou óleos vegetais e de origem animal,

também por causa de poder queimar sem dificuldades em lâmpadas a óleo existentes.

O novo e barato combustíveis abriu caminho para iluminar até mesmo dentro das casas

mais pobres. Além da lâmpada de querosene ainda familiar atualmente, lanternas de todos os

tipos foram desenvolvidas para todos os usos possíveis. As primeiras luzes de veículos

apareceram.

A lâmpada de minério, inventada em 1813 por George Stephenson foi introduzida

dentro das minas de carvão.

Sinalizadores e luzes de navegação tornaram-se auxílios essenciais a marinheiros.

No começo do século XVII, o alemão Becker, químico e engenheiro de minas,

percebeu que o gás obtido do carvão poderia ser empregado na iluminação. Entretanto, foi só

depois de 100 anos que o gás para iluminação foi introduzida para este fim. Em 1780 o inglês

G.Dixon, dono de minas, usou o gás para iluminação dentro de sua casa, enquanto o holandês

J.Mincklers seguiu o exemplo em 1783, iluminando o auditório da Universidade de Lowen. A

primeira pessoa a explorar o gás foi o escocês W.Murdock.

Em 1803 ele instalou iluminação a gás dentro de uma fábrica de propriedade de

Boulton e Watt Co.

O primeiro sistema extensivo, composto por 50 lâmpadas a gás, foi instalado um ano

depois no moinho de algodão Salford em Manchester. O significado do gás para iluminação

foi reconhecido por um alemão que vivia em Londres, F.A Winzer, que obteve a patente

britânica em 1804. Winzer então fundou Chartered Gaslight e cokeCo, em 1807, tendo ganho

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o interesse de meios políticos e financeiros para o seu projeto. A primeira fábrica de gás foi

construída em Londres em 1813.

No final de 1815 a rede de tubulações de gás já tinha 42 Km de extensão. A primeira

fábrica de gás no continente seguiu em 1817 em Paris, e em 1825 em Berlim e Honnover.

2.2. GÁS PARA ILUMINAÇÃO REVOLUCIONOU A ILUMINAÇÃO DE RUAS

O gás poderia ser distribuído diretamente da fábrica ao longo dos tubos de sistema.

Terminou o constante abastecimento das lâmpadas a óleo. A introdução do gás foi devagar

para a iluminação interna. Era muito mais cara que óleo e os prédios tinham que ser

conectadas à rede de distribuição e o gás desprendia um cheiro desagradável quando

queimava.

Em 1804 Drummond conduziu experimentos em que aumentava a temperatura de um

pedaço de calcário com uma chama de hidrogênio, até se tornar incandescente. Isto resultava

numa luz extremamente clara e concentrada.

Estas "luzes" foram os primeiros holofotes, amplamente usados em teatros.

Enquanto o uso da iluminação a gás continuou a se ascender, químicos e engenheiros

usaram a invenção de Drummond para tentar através dela desenvolver outros tipos de luz o

gás, usando materiais diferentes. Mas somente em 1886 o austríaco Auervon Welsbach

conseguiu abrir caminho através do aquecimento de óxidos de terras-raras, principalmente

túlio e cério. Ele conseguiu luz muitas vezes mais clara do que a luz da chama do gás. Porém,

nesta época a luz elétrica já era conhecida, uma matéria que retornaremos a falar.

A invenção da luz incandescente o gás foi um obstáculo muito grande para a

iluminação elétrica nestes primeiros anos. Os grandes produtores de gás fizeram de tudo para

promover esta luz incandescente a gás como concorrente da luz elétrica.

"Luz elétrica sem eletricidade" e "Superior á luz elétrica", foram alguns dos slogans.

Mas mesmo assim, não dava mais para parar a introdução da iluminação elétrica.

Voltemos para o início da luz elétrica. O inglês, Humphry Davy é mencionado como um

pioneiro. Em 1802 ele fez testes com fitinhas de vários metais, tornando-as incandescentes

passando uma corrente elétrica através delas. Uma observação feita por ele em 1800, diz:

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" Quando aproximei dois pedaços de carvão com comprimento de uma polegada e 1/6 de

polegada de diâmetro a uma distância de 1/30 ou 1/40 de polegada, uma faísca clara ocorreu e

quando então separei-os um pouco, uma descarga contínua, formando um arco de luz

extremamente clara persistiu no ar sobre uma distância de pelo menos 4 polegadas."

A desvantagens dessa descoberta era que o carvão se queimava e a faísca não poderia

ser sustentada e consequentemente se apagava.

Para conseguir uma descarga uniforme, a distância entre os pedaços de carvão devia

ser constante. Isto era feito aproximando-os em intervalos regulares.

Lâmpadas de arco voltáico não foram propriamente fabricadas até que uma série de

aperfeiçoamentos tivessem sido feitos. Em 1846, o inglês W.E. Staite inventou um sistema de

manter as hastes de carvão numa distância certa, usando imã.

Em 1876 um russo, Paul Jablochkoff criou a vela Jablochkoff. Ele revestiu as hastes

com uma mistura de culim e uma espécie de gesso. Em 1889, Hugo Brunner revestiu os

eletrodos de carvão com diferentes fluoretos. Isto não só aumentou a produção de luz, mas

permitiu também que a cor da luz variasse de acordo com o fluoreto usado com terras-raras a

luz era branca, com cálcio amarela, com estrôncio vermelha e com ferro ultravioleta.

Quando em 1855 em Lyon foram feitas experiências com luz de lâmpadas de arco

voltáico a "Gazeta de France" escreveu: Pessoas passeando nos arredores do Chateau

Beaujour de repente foram cobertas por um fluxo de luz, tão clara quanto o sol. A luz foi tão

forte que as senhoras foram obrigadas a abrirem seus guarda-chuvas para se proteger contra a

radiação deste sol misterioso".

Em 1858, o "South Foreland", perto de Dover-Inglaterra, foi o primeiro farol equipado

com uma lâmpada de arco voltáico. Por ser um sucesso outros faróis em ambos os lados do

canal logo foram equipados da mesma forma. Naqueles dias a lâmpada de arco voltáico era

sem dúvida a fonte de iluminação mais avançada.

Entretanto, o sucesso era limitado por não ser adequado para iluminação de ruas, que

continuou com luz a gás, bastante aperfeiçoada, em razão da concorrência com a lâmpada de

arco voltáico.

O uso da lâmpada de arco voltáico não só foi limitado pelo custo relativamente alto,

mas mais por causa da produção de luz ser bem maior do que da luz a gás. Os postes de luz a

gás, que não eram muitos altos, não podiam ser simplesmente convertidos. A instalação de

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lâmpadas de arco voltáico mais alta, diminuía o efeito de ofuscamento e ao mesmo tempo

iluminava uma área maior.

A academia de ciências em Paris, para tal, propôs iluminar a cidade por meio de torres

de iluminação. Enquanto na Europa estes planos permaneceram numa visão futuristas, nos

Estados Unidos foram realmente instalados estes tipos de postes, (em Richmond, e depois em

Detroit com 122 torres com espaçamento de aproximadamente 50 m).

Um repórter escreveu entusiasticamente: " Os raios de luz elétrica cobriram a cidade

inteira, atingindo até mesmo os subúrbios, donde até agora nem existia alguma iluminação

externa".

Mas também havia desaprovação. Robert Louis Stevenson escreveu: "Uma nova

estrela brilha sobre as cidades, terrível intolerante aos olhos, como se fosse de outro mundo.

Um pesadelo de iluminação. Neste tipo de luz só pode se imaginar assassinos e criminosos ou

os corredores do hospício. É uma monstruosidade que supera todas as monstruosidades".

2.3. EDISON E A LÂMPADA ELÉTRICA INCANDESCENTE

O último quarto do século XIX foi inundado por uma plêiade de homens geniais,

impulsionados, pelas prodigiosas oportunidades oferecidas pela nova forma de energia, então

sendo denominada: a Eletricidade. A Europa era deslumbrada com os trabalhos de Charles

Brown, Walter Boveri, Karl Benz, William e Werneck Siemens, Marcel Deprez e tantos

outros que fizeram história.

A América do Norte, na euforia do progresso que lhe traziam o carvão e o petróleo,

começava também a mudar seu comportamento diante do turbilhão de inovações que a

tecnologia estava pondo a serviço do homem. Por trás deles, a genialidade de Elihu

Thompson, Edwin J. Houston, Frank J. Sprague, Charles F. Brush, George Westinghouse,

além do canadense Alexander G. Bell e muitos outros. Mas, acima de todos eles, já pairava a

figura de um homem cuja criatividade fascinava o mundo: Thomas Alva Edison.

De origem muito modesta e trabalhando desde jovem para a própria sobreviv6encia,

jamais deixou esmorecer sua ânsia por conhecimentos. Tornou-se autodidata, lendo e

estudando tudo que lhe caia às mãos. A busca pelo "porquê" das coisas e a solução de

problemas, levou-o logo cedo às invenções. Disponha, para isso, de um pequeno laboratório

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em Newark. Em 1875, concebe um plano mais arrojado e adquire um terreno em Menio park -

estado de Michigan, onde instala um laboratório bem mais equipado, para suas atividades de

pesquisa, cercando-se de um grupo de homens que o assessoravam nos trabalhos que fossem

se tornando necessários: dispositivos mecânicos, circuitos elétricos, preparação de soluções

químicas, manutenção, etc.

Criava, assim, o núcleo do que viria a ser um centro de pesquisas com fins industriais.

As empresas que criaria posteriormente teriam, portanto, todo suporte tecnológico necessário.

Foi o germem que deu inspiração à General Electric (formada por ele em 1892) para que fosse

instalado, 1900, o laboratório do Schenectady - o primeiro centro de pesquisas e

desenvolvimento criado por uma empresa industrial e tornando-se, desde então, o maior deles,

em âmbito mundial.

Tão frutífero foi o empreendimento de Menio Park, nos anos que se seguiram, que

inúmeras invenções vieram à tona. Era um trabalho febril, com períodos em que diversas

patentes eram registradas a cada semana!

Além disso, seu senso empresarial e sua habilidade em aperfeiçoar e tornar práticos

produtos já existentes, fizeram com que aperfeiçoasse muitos inventos, com destaque especial

nas áreas de telefonia e telegrafia.

Aos trinta anos, Edson já era um jovem bem sucedido e a América, maravilhada ao

ouvir, pela primeira vez, a voz humana gravada pelo fonógrafo, passou a chamá-lo,

carinhosamente, de o "Mago de Menlo Park".

É curioso que Edison não tivesse se empolgado desde cedo pela busca de uma solução

para o problema da iluminação através da energia elétrica. A concepção técnica de uma

lâmpada incandescente já era de longa data conhecida.

Por outro lado, a lâmpada de descarga, a arco voltáico, já era largamente utilizada,

principalmente na iluminação pública. Seus inconvenientes, entretanto, eram incontornáveis

para torná-la uma solução prática e barata, que pudesse se popularizar a ponto de banir dos

interiores dos lares os sistemas a combustão, liderados pelo gás de carvão, canalizado.

Todavia, o problema tecnológico da iluminação por incandescente estava ainda por ser

resolvido, apesar da corrida "mundial " (EUA e Europa ) para solucioná-lo.

A omissão luminosa, pela resistência de um fio à passagem da corrente elétrica,

parecia ser o caminho mais lógico, e vinha sendo perseguido, sem sucesso, desde os alvores

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do século XIX. A ele se dedicaram cientistas e pesquisadores do porte de Humphry davy, J.W.

Swan, J.W. Starr e muitos outros.

Foi somente em 1878 que Edison, por insistência de um amigo, resolveu analisar o

problema seriamente e se decidir pela busca de uma solução. Tão logo anunciou sua decisão,

foi cercado de financistas que se propuseram a financiar o projeto, tal era a confiança que

Edison despertava nos trabalhos em que se envolvia.

E assim surgiu, em 15 de outubro daquele ano, a "Edison Electric Light Company",

empresa que concebeu exclusivamente para explorar o futuro invento.

A esse tempo Edison já vislumbrara que o caminho a seguir, na busca de uma solução,

deveria ser diverso daquele que os outros perseguiam.

Suas poucas experiências anteriores, utilizando fios de platina, demonstraram que somente um

material condutor de fácil manuseio e baixo custo atenderia à condição básica do problema:

massificação do produto.

Para ele, a solução estaria no carvão. E passou então a carbonizar e testar tudo que lhe

caia às mãos ou lhe viesse à cabeça: bambú, cana da índia, fibras, papel, cabelo humano, fio

de barba, ...Foram cerca de 1.600 experimentos, num trabalho persistente e metódico que lhe

possibilitaram o contínuo aperfeiçoamento da obra em seus estágios de criação. Deu solução à

selagem do vidro aos fios metálicos, à esgotação da lâmpada, concebeu um meio químico (a

que chamou de "getter") para melhorar o vácuo interno, idealizou a maneira de fixação dos

eletrodos ao filamento, e assim por diante.

Quando, a certa altura dos trabalhos, um de seus auxiliares fez o comentário: "quanto

trabalho sem resultados! " apenas respondeu: "quantas maneiras já conhecemos que não dão

certo! ".

Punha assim, em ação, aquilo que dissera muitas vezes, quando se referia ao seu

trabalho criativo: "1% de inspiração e 99% de transpiração".

Finalmente, ao carbonizar um pedaço de fio de algodão da cesta de costura de sua esposa,

encontrara a solução. A lâmpada que então fizera não se extinguiu rapidamente, como das

vezes anteriores. E ante a vigília de sua equipe, permanecera acesa por 41 horas. Era o dia 21

de Outubro de 1879.

A boa-nova se espalhara rapidamente e mais uma vez maravilhava a América. Edison

tornava-se então, aos olhos do povo, o "Mago da luz". Sua primeira patente sobre o invento

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foi concedida em 1880 e aperfeiçoamentos sucessivos começaram a brotar, quer melhorando o

produto, quer estendendo-se ao novo sistema, como um todo.

Assim é que, em 1881, a par de diversas patentes sobre o tratamento do carvão, Edison

patenteava também o medidor de energia elétrica ("relógio de luz").

Em 1882 depositava uma patente sobre o sistema de distribuição a tr6es fios,

inaugurando-o no ano seguinte com uma instalação subterrânea em Brockton, Massa-

chussetts.

A base metálica, rosqueada, foi também por ele concebida em 1880 e patenteada,

sofrendo sucessivos aperfeiçoamentos, até 1888. Nesse período, diversas empresas foram ele

criadas, para industrialização e comercialização de seu invento.

A prefeitura de Nova York lhe dá a concessão para o sistema de iluminação e para isso

constrói a estação geradora de Pearl Street. Nos anos que se seguem, uma grande

transformação começa a se processar na composição de suas empresas, quer pela fusão, quer

pela aquisição de outras empresas criadas também por grandes inventores) até que, em 1892,

todo esse conglomerado da origem à General Electric Company.

Apesar de toda essa criatividade empresarial, a luta pela primazia do invento se fez

sentir desde seu início, uma vez que outros pesquisadores se julgavam com direito à

anterioridade na invenção, alegando soluções semelhantes ou equivalentes.

E a luta jurídica se multiplica ao longo dos anos. Somente em 1891 os tribunais

concedem à Edison todos os direitos de patente.

Edison manteve um trabalho intenso e fecundo até o fim de sua vida. Com a saúde

inteiramente abalada, aos 84 anos, ainda demonstrava seu otimismo e interesse por tudo que o

cercava.

Havia então legado ao mundo mais inovações que qualquer outro homem, em todos os

tempos e tornava-se uma das maiores figuras dos tempos modernos.

Ao início do terceiro trimestre de 1931 o mundo acompanhava, contristado, o definhar de sua

vida. Morreu a 17 de Outubro. Nessa noite, numa expressiva homenagem ao "Mago da luz"'

as lâmpadas se apagaram em todos os lares da nação americana.

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2.4. HISTÓRIA DA ILUMINAÇÃO NO BRASIL - RIO DE JANEIRO

A "Companhia de Força e Luz" e a Originalidade do seu Sistema de iluminação

A figura extraordinária de Irineu Evangelista de Souza (Barão de Mauá) marcou a

Segunda metade do século XIX em nosso país. Industrial e banqueiro. Mauá contribuiu com

seus empreendimentos arrojados para que o Brasil desse seus primeiros grandes passos em

direção à modernidade.

Por suas mãos surgiram o banco do Brasil, as primeiras ferrovias, companhias de

navegação e o cabo submarino para a Europa. E a "Fábrica de Ponta d'Areia"(Niterói),

fundição e estaleiro naval, tornou-se um marco histórico da indústria pesada brasileira. Coube

a ele também a iniciativa de construir em 1854, à frente de um grupo de financistas, uma

companhia destinada a suprir com iluminação a "gás de hulha", canalizado, toda a área

urbana do Rio de Janeiro.

Tal foi a extensão desse empreendimento e tão bem programadas suas expansões

posteriores, que ainda no fim do século passado se impunha como um excelente sistema de

iluminação, desestimulando qualquer iniciativa de grande porte para a introdução da

eletricidade, que já se fizera presente em outros centros urbanos do país.

Como se isto não bastasse, cuidou a empresa sucessora "Sociète Anonyme du Gas"-

SAG (de capital belga) fundada em 1885, proprietária dos direitos de concessão, que na

renovação de contrato então ocorrida, se incluísse uma cláusula que estabelecia o seu direito

exclusivo de exploração da iluminação do Rio a gás ou a eletricidade.

Note-se que a preocupação contratual, que protegia a exclusividade estendendo-a ao

uso de "fios ou canalizadores" tinha por objetivo impedir a entrada de outras concessionárias,

já à SAG, com grandes investimentos implantados, o interesse na inovação "elétrica" era então

muito remoto.

Coube ao engenheiro belga Edmond Julien contornar o problema, desenvolvendo

acumuladores elétricos com tal desempenho e qualidade que mereceram destaque

internacional na Exposição Universal de Antuérpia, em 1885.

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A partir de então, seu sistema elétrico, patenteado, generalizou-se. Passaram a utilizá-

lo com sucesso, principalmente na tração urbana, muitas cidades européias. O mesmo ocorreu

nos E.U.A., onde mais de 30 cidades também o empregaram para tração e iluminação.

Principalmente porque oferecia significativas vantagens de custo, comparado ao "gás

corrente".

O "privilégio Julien" chegou ao Rio em 1885, através de demonstrações das suas

vantagens. A primeira das experiências foi realizada a 2 de junho, durante a "Exposição dos

Caminhos de Ferro Brasileiros", organizada pelo Clube de Engenharia. Na ocasião circulou

pelo centro do Rio e bairros do zona sul um bonde elétrico da "Cia. Ferro-Carril do Jardim

Botânico". Transportando S. A. Imperial a Princesa Regente e o Conde d'Eu, com sua

comitiva.

Poucos dias depois era o sistema demonstrado em um teatro na Gávea, deslumbrando

o público com a iluminação produzida. A seguir, com os mesmos acumuladores, seriam

sucessivamente iluminadas, por um período de 8 dias, as redações do "Jornal do Comércio",

"O Paíz" e "Gazeta de Notícias". Após o que "O Paíz" promoveu uma demonstração exterior

na frente de sua sede, iluminando longo trecho da Rua do Ouvidor. Utilizava para isso

lâmpadas incandescentes "Swan" e dois "focos de arco" do sistema "Serrin".

Como destaque, inaugurava-se a 1o de julho de 1885 a iluminação da "Biblioteca Real

do Rio de Janeiro" (depois Biblioteca Nacional). Nessa instalação, o sistema Julien dispunha

também de um pequeno grupo gerador elétrico. Era a solução freqüentemente empregada pelo

sistema, para pronta recarga dos acumuladores, quando necessário. Por outro lado, o uso dos

acumuladores garantia melhor regularidade na alimentação elétrica das lâmpadas, difícil de se

obter, para a tecnologia da época, com uma ligação direta entre o gerador e as lâmpadas.

Muitas outras experiências foram ainda efetuadas, demonstrando as mais variadas

possibilidades de aplicação do sistema Julien. Face ao sucesso das demonstrações, foi

incorporada em setembro de 1887 a "Companhia de Força e Luz", com capital social de 1000

contos de reis, para explorar a força matriz, a tração e a iluminação elétrica. Por dispensar o

uso de fios e cabos, contornava assim a concessão da "Societé Anonyme du Gas".

Sediada no prédio no. 22-A do Largo de São Francisco e dirigida por L. Paridant (Presidente

do Conselho) e Alberto J. P. Hargreaves (Gerente), dela participava como acionista o próprio

Edmond Julien e empresários nacionais, além de uma boa parcela de capitais europeus.

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Em novembro desse mesmo ano a empresa requeria à Câmara Municipal permissão

para instalar na Rua dos Ouvires uma máquina de 50 HP, a fim de iluminar a rua do Ouvidor.

Em fins de 1887 o "Eden Dramático "(antigo "Teatro Lucinda )" já exibia sua

iluminação elétrica.

Tinha também uma pequena "estação geradora", acionada por máquina a vapor, a fim

de alimentar os acumuladores.

No início de 1888 um plano era traçado pelo governo local para substituir o gás pela

eletricidade, em todos os sete teatros da cidade por medidas de segurança.

Em fins de maio algumas lojas centrais já estavam utilizando o "privilégio Julien", sendo que

3 delas, no Largo de São Francisco, junto à usina geradora da empresa, recebiam a energia

diretamente, por fiação elétrica. A usina dispunha de um dínamo acionado por máquina a

vapor de 50 HP.

Em meados de 1888 eram instaladas 109 lâmpadas incandescente pública de algumas ruas

centrais.

Registra-se ainda o fato de que, nessa ocasião, foram também instaladas dez lâmpadas a arco

voltáico na Praça D. Pedro II (atual Praça 15 de Novembro) para iluminar um baile público.

Apesar do entusiasmo pelo novo sistema, o empreendimento não logrou sucesso. E

começaram a se agravar os problemas econômico-financeiros que a empresa, na sua curta

existência, já vinha enfrentando.

Como reflexo da situação, o "Eden Dramático", desservido pela "Cia. De Força e

Luz", retornava à iluminação a gás em 26 de julho de 1888.

A área de atuação da empresa já estava então circunscrita às três lojas contíguas à

usina, no Largo de São Francisco, sendo que logo após a mais importante delas desistiu do

emprego da eletricidade, voltando ao gás. Nem mesmo o apelo para que Edmond Julien viesse

ao Brasil e o empenho para exceder o sistema ao edifício dos Correis e aos demais teatros

(que jamais instalaram), reverteram a precária situação da empresa.

E assim em dezembro de 1888, entrava em liquidação a "Cia. De Força e Luz", encerrando um

curioso episódio do ciclo pioneiro da iluminação elétrica no Brasil.

Saíra como vitoriosa, embora viesse demonstrando sérias preocupações com o aparente

sucesso e o possível crescimento desse sistema elétrico a "Sociète Anonyme du Gas".

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Tornava-se então a única fornecedora da iluminação pública e particular na cidade do Rio de

Janeiro.

A entrada do século XX assistiu a uma verdadeira revolução mundial, com os

extraordinários desenvolvimentos no campo da utilização da energia elétrica e no

desenvolvimento do motor de combustão interna, ocorridos nas duas últimas décadas.

As empresas pioneiras (organizadas em torno de grandes inventores) aceleraram de tal forma

o uso da eletricidade e do veículo automotivo, que a visão do novo século seria a de um

mundo alimentado fartamente pela nova fonte de energia e movimentado pelos automóveis.

E assim, tornaram-se, em sua grande maioria, grandes empreendimentos empresariais ( que

sobreviveram até nossos dias) com recursos financeiros capazes de agilizar ainda mais o

desenvolvimento tecnológico e a fabricação em massa de produtos.

O conceito de "grandes" centrais elétricas, para suprir todas as necessidades urbanas

regionais, se tornara uma realidade e muitas "usinas" já estavam implantadas nos EUA e na

Europa.

A exploração da energia hidroelétrica mostrava-se a grande oportunidade (pelo seu

mais baixo custo e possibilidade de instalações de maior porte) onde os recursos hídricos

fossem fartos. Em pouco tempo, estaria suplantando, nessas regiões, a participação da energia

elétrica de origem térmica (carvão, óleo, etc.)

As primeiras tentativas para suprir as necessidades urbanas através da "hidro-

eletricidade" já se faziam também presentes em algumas comunidades brasileiras (Juiz de

Fora, São Carlos do Pinhal, Rio Claro, etc.).

Todavia, a metrópole entrou no século XX totalmente dependente de instalações

térmicas (máquinas a vapor alimentadas a carvão). A cada caso, recorria-se a uma instalação

geradora especifica para o uso em causa.

Assim foram todos os empreendimentos pioneiros feitos no Rio de Janeiro durante o

século XIX, embora tenha sido ele o maior implantador de soluções experimentais nos

primeiros tempos. Cabia ao Rio também o mérito de ter estabelecido em 1879 o marco inicial,

no Brasil, do uso da eletricidade em instalação de caráter permanente para fins de iluminação,

ao equipar as dependências internas da estação central da Estrada de ferro D. Pedro II (atual

EFCB), com um completo sistema luminoso a base de lâmpadas a arco voltáico. Seria um

marco não só latino-americano, como estaria dentre os primeiros em âmbito mundial.

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Portanto, dentro desse contexto, a metrópole dos novos tempos republicanos entrou

no século XX com muitas das características ainda de uma cidade colonial: sufocada pelo

casario alinhado em becos, vielas e travessas estreitas, densamente concentrado numa zona

central de limitadas proporções, e totalmente carente de energia elétrica.

O Brasil, estribado principalmente nas grandes exportações de café (que fazia a

riqueza de S.Paulo) começara a viver tempos de paz e prosperidade. O novo ciclo

presidencial, de 1902 a 1906, com a eleição do grande estadista Francisco de Paula Rodrigues

Alves, viria a a ser o maior marco dessa época (e de todos os tempos da República).

Rodrigues Alves cercou-se de uma equipe que viria a revolucionar a vida e os

costumes brasileiros, cabendo ao Rio, pelo seu privilégio de capital da República, grande parte

desses benefícios.

Um completo planejamento urbano, para desafogar a área central, bem como sanear e

embelezar a cidade, já havia sido delineado em anos recentes, com a participação do havia de

melhor na engenharia da época: o Clube de Engenharia e a Escola Politécnica.

A abertura de largas avenidas arborizadas, alargamentos de ruas, desmonte de morros,

aterramento de áreas da orla marítima, eram parte desse amplo plano.

Numa participação conjunta - Federal e Municipal - o plano se tornaria uma realidade

pelo trabalho de uma plêiade de homens de homens que ainda hoje surpreende a Nação pela

competência e pelo dinamismo.

Francisco Pereira Passos, engenheiro de méritos já conhecidos seria o prefeito da

metrópole e a ele caberia implantar boa parte dessa remodelação.

O Eng. Francisco Bicalho realizaria o aterramento de grandes áreas da zona norte (

gamboa, saúde, etc.) para construir moderno Porto Marítimo, com uma extensão de 1.000

metros de cais para atracação.

O Dr. Oswaldo G. Cruz sanearia toda região urbana, erradiando a febre amarela, que

era até então de caráter endêmico.

Duas grandes obras seriam então fundamentais ao plano: a abertura de uma larga

"avenida central"(atual avenida Rio Branco) que desafogasse a área central mais densa, e seu

prolongamento com a construção de uma nova avenida, ao longo da orla marítima avenida

Beira Mar) que ligasse o centro a Botafogo. Caberia ao eng. Paulo de Frontin a realização da

primeira (pelo Governo Federal) e a equipe de Pereira Passos a Segunda . Simultaneamente,

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muitas outras avenidas e praças seriam abertas, dentre as quais avenida Atlântica (parte

inicial) que iria impulsionar Copacabana.

Foi um desafio heróico, a ser concretizado em apenas 3 anos, resultando na demolição

(sob protestos públicos) de mais de 1.000 imóveis, em sua maioria ainda dos tempos

coloniais. Surge aí a grande oportunidade para a implantação da iluminação pública elétrica.

ela seria implantada na avenida central como fator de modernização.

A alimentação do sistema elétrico era ainda de origem térmica, fornecida por uma

usina estalada na rua da Alfândega, junto a sede da "Sociète Anonyme du Gas". As limitações

de carga e a preocupação com o desempenho da nova tecnologia levaram a adoção de um

sistema misto, em que o gás e a eletricidade partilharam da modernização, lado a lado. Ao

longo da avenida, em todo o seu refúgio central, foi instalada uma linha de postes, equipados

com um total de 40 luminárias "General Electric" de arco voltáico fechado (encapsulado num

envoltório de vidro) de 1.000 "velas" cada uma. Alimentava-as um circuito série de 7,5

ampères. Toda instalação estava segmentada em três setores, equipados com transformadores

de corrente constante (núcleo móvel) convenientemente encapados. Ambos os lados, ao longo

das sargetas laterais, linhas de postes "Coluna" com braços laterais sustentavam luminárias

com combustores a gás, providos de "Veu de Torio"(camisa "Auer").

A luminária resultante do sistema deslumbrara os cariocas e a inauguração noturna da

avenida, a 15 de novembro de 1905, foi um evento de projeção nacional.

As novas avenidas, praças e lagos, como ruas centrais, principalmente aquelas cujo

alongamento se tornara necessário, viriam a se beneficiar da inovação nos anos seguintes,

quando a energia elétrica disponível começara a se tornar farta.

Da expansão da orla marítima, em direção à zona sul, à custa do entulho das

demolições efetuadas e desmonte de pequenos morros que obstruíam a área urbana central

surgiria a avenida Beira Mar, contornando a Baia até o Mourisco (Botafogo) com traçado

moderno.

Com ela estendia-se uma linha de altos postes ornamentais, equipados com luminárias a arco

voltáico, formando um colar de luzes ao longo das enseadas da Baia.

Note-se que todo o equipamento utilizado nos projetos de modernização (luminárias,

postes e braços) fora então importado e trazia o que de mais moderno havia na época.

Destacava-se a beleza ornamental dos postes, nas suas formas mais variadas.

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E importante frisar também que, até então, o suprimento elétrico do novo sistema

exigia a instalação simultânea de uma fonte geradora ainda de origem térmica.

Inauguradas a avenida Central e a avenida Beira Mar, o sucesso do sistema elétrico haveria de

se expandir, gradativamente as demais áreas da região metropolitana. Caberia ao grande

engenheiro Otto de Alencar, após assumir a "Inspetoria Geral de iluminação da Capital

Federal", impulsionar essa grande transformação, que teve inicio em 1909.

A essa época, a energia disponível, de origem hidroelétrica, já se fazia presente e

abundante. Isto porque todo um complexo empresarial de natureza privada, após intensos

trabalhos de instalação e imensos recursos investidos, tinha posto a serviço da metrópole um

completo sistema de suprimento de energia elétrica e chamara a si a responsabilidade pelas

suas primeiras utilizações de interesse público: a iluminação e a tração elétrica urbanas.

Os fatores que deram origem a este vasto empreendimento, de procedência externa,

que viria a se concretizar no complexo empresarial conhecido comumente como "Light-Rio" ,

remontam aos últimos anos do século XIX, quando a energia elétrica já havia se consagrado

como solução mais satisfatória do que o gás iluminante para fins de iluminação.

No Rio de Janeiro, a renovação de contrato de iluminação, em 1885, já previa como

alternativa a utilização da nova fonte de energia. O mesmo contrato dava à Sociète Anonyme

du Gas", fundada em 1886 e adquirida a concessão, o direito de exploração por renovações

sucessivas foi ele estendido até 1945.

Paralelamente, estimulado pelos promissores resultados com a implantação da "THE

São Paulo RailWay, Light and Power Company Ltda"(1899), o grupo investidor canadense,

com participantes americanos instalava em Toronto (CA), a 9 de junho de 1904, a "The Rio de

Janeiro Tramway, Light and Power Company Ltda", autorizada a funcionar no Brasil a partir

de 30 de maio de 1905.

A esse tempo, graças às negociações efetuadas pelo canadense Alexander Mackenzie

(que já havia sido a mola mestra na consolidação da "São Paulo-Light") a nova empresa

passaria a ser a proprietária da concessão para produzir, transmitir e distribuir energia elétrica,

gerada por força hidráulica.

Através de sucessivos acordos e contratos, a "Light-Rio" começa então a incorporar

diversas empresas locais de tração urbana e telefones, além da "Sociète Anonyme du Gas".

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Enfeixava assim os serviços de importância vital para o desenvolvimento da cidade,. Os cabos

elétricos, os trilhos de "bonde", os condutos de gás e as linhas telefônicas, sob seu controle,

conformaram a nova fisionomia da cidade, de 1905 a 1930.

Para que tudo isso fosse posto em atividade, uma usina hidroelétrica, acionada pelas

águas represadas do Ribeirão da Lages (na Serra do Mar) começou a ser construída em 1905,

entrando em operação em abril de 1908.

Surgia assim a Usina de "Fontes", com uma potência instalada de 24.000KW. Seria a primeira

do Rio de Janeiro e, para a época, uma das maiores do mundo. Em 1909 sua capacidade

nominal já havia sido acrescida para 34.000 KW.

Todo o sistema de distribuição urbano para os diversos fins, seria alimentado através

da estação "Frei Caneca", no centro do Rio, inaugurado em junho de 1907.Iria atender cerca

de 800.000 habitantes , recebendo a energia , inicialmente , de uma usina provisória

instalada também no Ribeirão das Lages . Mais de 500 quilômetros de fios foram então

instalados , para a operação adequada do sistema.

Em 1911 estavam já em operação cerca de 1740 quilômetros de cabos de distribuição

(aéreos e subterrâneos ), alimentando 430 transformadores , com uma capacidade total

instalada de 37600 KW . A iluminação elétrica ( que se expandia rapidamente em detrimento

do gás) registrava cerca de 6000 lâmpadas de 7,5 amperes , controladas por 10 estações com

transformadores de óleo móvel , para operação em circuito em série . Iluminavam então cerca

de 550 quilômetros de ruas ,nas regiões mais nobres da cidade .

Acrescentava-se a isso mais de 5000 ligações residenciais , em circuito múltiplo ,

sendo cerca de metade alimentada por cabos subterrâneos.

Os consumidores de "luz e força"somavam 9816 , utilizando-se de 223392 lâmpadas

incandescentes e 1739 lâmpadas de arco voltaico , alem de alguns outros usos ( ventiladores ,

motores , etc).

O crescimento da demanda exigiu que se procedesse a Segunda etapa da construção da

usina "Fontes", o que foi feito em 1912 e 1913, com a instalação de 2 novos grupos geradores,

aumentando a capacidade total para 49.000KW. A obra iria exigir o desvio de águas da Bacia

do Rio Paraíba, através de um túnel de 8.500 metros de extensão e a construção de um novo

reservatório.

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Na década de 20 surgiria um novo empreendimento, com a construção da usina "Ilha

dos Pombos", a fio d'água, sobre o Rio Paraíba (Município do Carmo).

Ao final da década (1929) o número de consumidores atingia 139.506 e a distribuição de

energia elétrica, quase que totalmente para o Rio de Janeiro, superava 410 milhões de KWH,

dos quais cerca de 92 milhões eram destinados a iluminação.

Existiam então 1.727.900 lâmpadas incandescentes instaladas. Na iluminação publica

estavam 17.849, além de 2.809 lâmpadas a arco voltáico e dos remanescentes combustores e

gás (6.232)).

Como das vezes anteriores, o aproveitamento progressivo através de ampliações, se fez

presente em "Ilha dos Pombos": 1924 = 44.000KW; 1929 = 73.000KW; 1937 = 117.000 KW;

1949 = 162.00 KW.

Nova ampliação das instalações geradoras somente viria a ser necessária em 1940,

com a construção as usina "Fontes Nova", exigindo para isso a elevação da barragem de Lages

de 404 para 423 metros. A potência elétrica ali instalada chegaria então a 154.000 KW.

Evidentemente, a todo esse ciclo de transformação por que vinha passando o Rio de Janeiro,

correspondia umas evolução tecnológica, que iria proporcionando os meios necessários à

concretização e modernização das soluções propostas. Assim, a lâmpada incandescente, desde

sua primeira aplicação prática, começaria a sofrer uma série de aperfeiçoamentos, que viriam

a consagrá-la como a solução quase que absoluta para a iluminação, durante a primeira metade

do século XX.

As primeiras tentativas para substituição do filamento de carvão (embora já melhorado

em suas características) por fio metálico remontam a última década do século XIX, passando

inclusive por um período em que o carvão metalizado constitui-se numa solução de ampla

utilização.(Eram conhecidas como lâmpadas "Gem".)

Os primeiros metais utilizados eram raros (tântalo, ósmio, etc.) com alto ponto de

fusão. Surge então o tungstênio (ou wolfrânio) como a solução mais promissora, com seu

ponto de fusão a 3.650o K.

Os trabalhos que permitiram a ductilidade do tungstênio(*) possibilitando a sua

trefilação (1908), vieram a consagrá-lo como a solução ideal, até nossos dias.

Conseguia-se então lâmpadas de "1 Watt por vela nominal"' enquanto o filamento de carvão

requeria 3,5 a 4 Watts 'por vela".

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Entretanto havia ainda restrições ao desenvolvimento das lâmpadas, que por serem a

vácuo tinham sua temperatura de filamento limitada em torno de 2.400o K.

O grande aperfeiçoamento (*) haveria de surgir em 1913, quando foi introduzido o filamento

enrolado em hélice, operando numa atmosfera gasosa inerte.

O desempenho da lâmpada, surpreendentemente, pode chegar então à faixa dos "20 lúmens

por Watt" e lâmpadas de grande potência (acima de 1.500 Watts) puderam ser produzidas.

O novo aperfeiçoamento permitiu também que se desenvolvessem as lâmpadas para circuito

série, destinadas principalmente à iluminação pública. Esta solução veio concorrer, com

grandes vantagens (desempenho, manutenção, custo, etc.) com as lâmpadas a arco voltáico.

As primeiras experiências com "lâmpadas série", no Rio de Janeiro, foram realizadas em

1915. Eram lâmpadas "Edison Mazda", General Electric projetadas para 7,5 âmperes, 4.000

lúmens. Desde então conquistaram seu espaço e começaram a desbancar o "arco voltaico" no

único campo de aplicação em que este ainda subsistia: a iluminação pública.

O aperfeiçoamento da lâmpada não se deu apenas em relação ao filamento, mas a todos os

seus componentes e mesmo aos processos de fabricação.

O bulbo de vidro, inicialmente soprado livremente, a partir de tubos, passou a ser produzido

em moldes, a partir do vidro fundido.

Isto deu à lâmpada uma liberdade de formas até então impossível economicamente,

estimulando uma variedade de novas soluções para uso interno, que nem o lampião a gás (ou

querosene) e nem o bico de gás canalizado (preso a parede ou suspenso do teto) podiam

oferecer.

A versatilidade veio a estimular também a criatividade nos aparelhos de iluminação.

Os globos de vidro, já presentes na iluminação a gás ou a arco voltáico(pela necessidade de

proteção da chama ou da descarga elétrica) começaram a receber formas e acabamentos mais

elaborados. O "Abat-Jour" liberta-se da "manga" necessária ao lampião e multiplica-se em

inúmeras formas decorativas. A iluminação em fio pendente (comumente usada com a

lâmpada nua) generaliza-se, passando a ocupar o centro do ambiente.

As inovações de Louis Comfort Tiffany, em fins do século XIX (inspiradas nos vitrais

e mosaicos das igrejas européias) iriam encontrar na lâmpada incandescente a solução ideal

para suas concepções artísticas. E as luminárias estilo "Tiffany" iriam se consagrar numa das

mais expressivas manifestações da "Art Nouveau".

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Evidentemente, o Rio de Janeiro e demais grandes centros do país - até então

profundamente dependentes de produtos manufaturados importados - se beneficiaram de

todas essas inovações. E as empresas estrangeiras começaram a se fazer presentes,

primeiramente através de seus representantes.

Este quadro de dependência total dos fornecedores externos haveria de persistir até os tempos

da I Guerra Mundial (1914-1918), quando começaram a surgir os primeiros sinais de que um

movimento de industrialização estava por nascer no país.

2.5. História da Iluminação no Brasil - Curitiba-Pr

O Povoamento do planalto paranaense, em meados do século XVII, fôra uma decorrência

natural da descoberta do ouro em vários pontos do "sertão dos Pinhais". Tinha início, assim, o

primeiro ciclo bandeirante da mineração, em substituição às incursões predatórias que por

quase um século vinham dando caça ao índio.

Levas de aventureiros, percorrendo as picadas de São Paulo, Sorocaba e outros núcleos

paulistas, ou galgando as escarpas da serra pelas trilhas indígenas de Paranaguá, fixavam-se ao

longo dos rios à cata do ouro de aluvião disseminado pelos "campos de Curitiba".

O sucesso da empreitada expandiu os núcleos mineradores, agrupando-os e germinando

cidades. Daí surgiria também a povoação de Nossa Senhora da Luz e Bom Jesus dos Pinhais,

próxima à borda da serra, por volta de 1660, tornando-se Vila em 1693.

Com a escassez do ouro, após dois séculos de exploração, a economia regional começaria

a tornar novos rumos.

Voltada para o pastoreio, disseminou arrais, currais, invernadas e pousos de tropeiros pela

vasta região planaltista, suprindo boa parte das necessidades bandeirantes.

Embora por volta do século XVIII o Arraial de Curitiba (já era assim chamado)

apresentasse alguns sinais de prosperidade, seu desenvolvimento viria realmente a ocorrer

bem mais tarde com a independência da Província e sua elevação a Capital em 1854.

Por essa época, um fato novo já se processava e viria alavancar o desenvolvimento

regional: a imigração européia, inicialmente de origem alemã (1833/1840), intensificou-se

depois, a ela se juntando poloneses e ucranianos (após 1870), além dos italianos, a partir de

1875.

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A "injeção de cultura" começaria a sacudir o emergente centro urbano que, por volta de

1870, só possuía candeios a óleo de baleia ou mamona na sua precária iluminação pública.

Mas já ostentava iluminação a querosene em 1874. E chegou a cogitar o uso de "gás

corrente"(canalizado) em 1876, só não o fazendo por razões de custo.

Com a nova mentalidade, que implantaria um plano de saneamento urbano a partir de

1880, a nova tecnologia disponível - eletricidade - não poderia tardar.

Pelos registros conhecidos, a primeira iniciativa para dotar Curitiba de iluminação

elétrica data de 9 de setembro de 1890, quando é assinado um contrato para esse fim, com

direito à exploração por um período de 20 anos, entre o Presidente da Intendência Municipal

e a Companhia de Água e Luz do Estado de São Paulo.

Instalava-se então, num terreno próximo à antiga ferrovia S3(atrás do Palácio Rio

Branco) a primeira usina elétrica do Paraná, sob a direção do engenheiro Leopoldo Stack.S3

Trata-se de uma termoelétrica, com duas máquinas a vapor (fabricadas na Hungria),

consumindo diariamente cerca de 200 metros cúbicos de lenha. Os registros fazem referência

a uma capacidade instalada de 4270 HP, embora pareça uma potência excessiva para o estágio

tecnológico da época.

A instalação foi testada e dada como pronta em 30 de setembro de 1892, iluminando

Curitiba pela primeira vez. Todavia, decidiu-se inaugurá-la festivamente em 12 de outubro de

1892, por coincidir com o 4o Centenário da Descoberta da AméricaO sistema atendia apenas

algumas ruas centrais da cidade e manteve-se em operação até o início deste século.

Como no caso de outras instalações históricas brasileiras, pouco mais se conhece a

respeito.

Sabe-se apenas, pelo contrato, que o sistema deveria proporcionar para a iluminação

pública, no mínimo, "uma intensidade correspondente a 4000 velas esteáricas, das que

consomem 9,60 gramas de matéria por hora". Pelo desenvolvimento tecnológico da época, o

sistema adotado foi o arco voltaico, em circuito série, a corrente contínua.

Além disso, o sistema deveria ainda suprir iluminação para uso particular (residências)

num total de 7.000 velas.

Em 18 de maio de 1898, a usina e a concessão dos serviços foram adquiridas pela

empresa curitibana "José Hauer e Filhos" que tomou a iniciativa de construir nova usina

termoelétrica, de maior porte, inaugurada em 1901.

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A nova usina , situada num terreno da Avenida Capanema (onde está hoje a estação

Rodoferroviária), possuía dois grupos geradores de 200 HP e foi reforçada em 1904 com a

terceira unidade de igual potência.

Nesse mesmo ano, a concessão passaria à Empresa de Eletricidade de Curitiba (Hauer

Sênior e Companhia) que, em 1910, a transferiria ao grupo estrangeiro "The South Brazilian

Railways Company Limited".

Em 1912, o sistema de iluminação seria estendido ao uso dos bondes elétricos, então

inaugurados.

E, 1928, as instalações e a concessão passariam as mãos do grupo norte-americano

"AMFORP", que para isso constituiu a empresa "Cia. Força e Luz do Paraná" .

Essa Segunda usina termoelétrica manteve-se em operação até 1930, quando foi

substituída pela usina Hidrelétrica de Chaminé, construída pela própria empresa.

3. OS OBJETIVOS DA ILUMINAÇÃO PÚBLICA

Os objetivos da iluminação pública são basicamente os seguintes:

• Propiciar

• Condições adequadas ao tráfego noturno e,

• Propriciar a segurança a veículos e pedestres.

Quando bem projetada, a iluminação pública permite :

• Um volume de trafego na via semelhante ao existente durante o dia;

• Permite a redução de acidentes em alguns casos de até 70 %;

• Reduz a fadiga dos motoristas;

• Orienta visualmente a direção das vias e seus cruzamentos e a passagem de pedestres;

• Previne e reduz assaltos e vandalismo, dando ainda uma esfera agradável às areas

urbanas.

A escassez de recursos disponíveis, o crescente aumento nas tarifas‚ de energia e a

limitação de energia disponível, levarão as municipalidades e concessionárias de energia a

aplicarem sistemas de iluminação otimizados, com lâmpadas mais eficientes e reatores com

baixas perdas.

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Estamos numa fase em que os custos operacionais de iluminação pública preponderam

cada vez mais sobre os custos iniciais e justificam plenamente a instalação de sistemas de

iluminação melhores, pois a curto prazo ultrapassa-se o ponto crítico onde se iniciam as

economias de capital pela diferença de investimento realizada.

No Brasil onde existem ainda centenas de milhares de pontos de iluminação pública com

lâmpadas incandescentes, a mudança destas fontes de luz para qualquer outra representa

grandes economias para a nação; contudo, se podemos utilizar as mais eficientes, modernas e

econômicas fontes de luz, não devemos dar passos intermediários, aparentemente econômicos

e cômodos de realizar.

Os sistemas ópticos utilizados em geral no País podem ser aperfeiçoados com base nas

recomendações da Comissão Internacional de Iluminação.

Procura-se hoje utilizar ao máximo o fluxo luminoso emitido pelas lâmpadas e limitar

grandes intensidades de luz em ângulos que possam ofuscar os motoristas e diminuir

consequêntemente a perercepção visual.

Os sistemas de iluminação atualmente empregados facilitam a manutenção, pois possuem

partes componentes de fácil acesso interno e removíveis, muitas sem a utilização de

ferramentas. Existia uma tendência, felizmente superada, da utilização de postes com 20 a 30

metros de altura, que tornavam especialmente onerosa a manutenção da iluminação pública.

Acreditamos que futuramente a aplicação desses tipos de postes restrinja-se somente a áreas

em que são peculiarmente necessários, como entroncamentos, trevos etc.

Equipamentos Básicos que compõem o sistema de iluminação pública

• Lumiária

• Braço

• Lâmpada

• Reator

• Ignitor

• Relés

• Tomada ( antiga base );

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4. LÂMPADAS

Na iluminação de áreas comuns existe normalmente um elevado potencial de

economia de eletricidade. Embora este item não seja o mais representativo no consumo total

do país, seria importante de um programa para estimular as prefeituras ( atuais responsáveis

pela iluminação pública ) a adotarem procedimentos que resultem em menor consumo de

energia.

Existe uma ampla gama de pontos que se pode atuar para se reduzirem as despesas

nessa área:

- O conhecimento dos produtos mais eficientes disponíveis no mercado, tais como lâmpadas,

acionamentos e reatores;

- O uso racional da iluminação existente;

- O uso de técnicas adequadas para a aplicação mais eficiente desses componentes;

- Métodos de gerenciamento mais eficazes da iluminação.

Para atender às necessidades de iluminação existe uma relação correta entre a

quantidade e a qualidade de luz necessárias, a fonte de luz utilizada, a tarefa visual a ser

executada, a produtividade exigida e as condições de segurança . Muitas vezes os projetistas

adotam sistemas de sua destinação específica. Quando isso ocorre, a iluminação não está

sendo utilizada eficientemente. Torna-se, então, necessário analisar as áreas para determinar a

quantidade e o tipo de iluminação mais adequados a cada um desses locais, conforme será

visto a seguir.

4.1. TIPOS DE LÂMPADAS DISPONÍVEIS.

O mercado de iluminação apresenta ampla gama de fonte de luz, com características elétricas

e luminosas superiores às das tradicionais incandescentes, o que permite escolher a mais

eficiente para uma certa aplicação.

Para a maioria das aplicações , as lâmpadas mais usadas podem ser divididas em:

incandescentes, fluorescentes, luz mista, a vapor de mercúrio, a vapor de sódio e a vapor

metálico. Não serão abordados aqui outros tipos de lâmpadas para aplicações mais específicas

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.Existe também uma nova tecnologia de lâmpadas de vapor de enxofre , que será abordada

adiante.

Embora o custo seja inferior, as lâmpadas incandescentes, ao contrário das a vapor de

sódio, são as menos eficientes para converter energia elétrica em luz. As outras fontes

apresentam eficiência situadas entre os extremos definidos por esses dois tipos de lâmpadas.

Uma das características que devem influenciar na escolha da lâmpada é a chamada eficiência

luminosa, ou seja, a capacidade de uma fonte de luz em converter energia elétrica em

luminosidade. Normalmente, essa eficiência é expressa em lumens por watt. Quanto maior for

essa relação, mais eficiente será a lâmpada.

Rendimento luminoso médio das fontes de luz

Tipo Lm/W

Incandescente 17

Halógena 22

Luz mista 28

Vapor de mercúrio 58

Fluorescente 68

Vapor metálico 85

Sódio a alta pressão 130

Sódio a baixa pressão 183

Lâmpadas Incandescestes: embora sejam as mais utilizadas em aplicações internas,

apresentam baixa eficiência luminosa e vida útil curta, ao longo da qual o fluxo luminoso

diminui consideravelmente. O uso desse tipo de lâmpada deve ser evitado em nível industrial

e público, com exceção de aplicações para as quais seja recomendado por motivos técnicos.

Lâmpadas fluorescentes: apresentam maior eficiência e maior expectativa de vida do que

as incandescentes. Essas lâmpadas exigem reator para seu funcionamento, que deve ser de boa

qualidade e de alta eficiência, pois contribui para a obtenção de fluxo luminoso e vida útil

compatíveis com seus valores nominais de fabricação. Recentemente foram laçadas as

lâmpadas fluorescentes economizadoras de energia, com potência ligeiramente inferior à das

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convencionais e que utilizam os mesmos reatores existentes. Outro tipo que está sendo

introduzido é a lâmpada fluorescente compacta, de potência reduzida, destinada,

principalmente, à substituição de lâmpadas incandescentes.

Equivalência entre lâmpadas incandescentes e fluorescentes compactas:

5W = igual a = 25W

7W = igual a = 40W

9W = igual a = 60W

13W = igual a = 75W

Lâmpadas de luz mista: Na escala de eficiência luminosa, as lâmpadas luminosa, as

lâmpadas de luz mista estão um degrau acima das lâmpadas incandescentes, apresentando,

além disso, vida útil mais longa. Não necessitam de reator, o que diminui seu custo de

instalação. No entanto, devido a sua baixa eficiência energética, seu custo operacional é

elevado quando comparado com as fluorescentes, com as a vapor de mercúrio ou com outras

lâmpadas de descarga. Por isso seu uso público é quase inexistente .

Lâmpadas a vapor de mercúrio: características como a vida mais longa e maior

eficiência em relação às lâmpadas incandescentes e de luz mista fizeram com que as lâmpadas

a vapor de mercúrio se tornassem uma boa opção para iluminação interna e externa. A

resposta visual às cores é satisfatória, porém inferior à das lâmpadas incandescentes e

fluorescentes. Necessitam, também, de um reator para sua operação. As potências disponíveis

vão desde 50W a 400W.

Lâmpadas a vapor metálico: também chamadas de "multivapor", são similares em

construção às lâmpadas a vapor de mercúrio. A diferença reside no fato de que esse tipo de

lâmpada contém uma série de aditivos metálicos, além do mercúrio, que melhoram

significativamente suas características de reprodução de cores e eficiência luminosa, chegando

a ser 1,5 a 2 vezes superior às lâmpadas a vapor a mercúrio. Disponíveis em potências que vão

desde 400W até 3500W, são utilizadas principalmente na iluminação de estádios, áreas

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esportivas, fachadas e locais onde exista necessidades de ótima reprodução de cores, como nas

indústrias têxteis e de tintas.

Lâmpadas a vapor de sódio : a eficiência luminosa das lâmpadas a vapor de sódio é uma

das mais elevadas, atingindo até 140 Lm/W nas unidades de maior potência. Outro fator

importante é que o fluxo luminoso emitido permanente praticamente constante durante toda

sua vida. A vida média atinge 12.000 horas nas unidades de pequena potência, podendo

alcançar 24.000 horas nas de maior potência. Para seu funcionamento, é necessário o uso de

um reator adequado e um ignitor de partida. São também fabricadas nas potências de 215W e

360W que funcionam diretamente com o reator das a vapor de mercúrio e possuem ignitor

interno à própria lâmpada. Essas unidades se destinam à substituição direta da lâmpadas a

vapor de mercúrio de 250W e 400W, respectivamente. Nesse caso, a eficiência e a vida média

são inferiores à das unidades convencionais.

4.2. LÂMPADAS FLUORESCENTES

Após a introdução da lâmpada incandescente de filamento espiralado (1913) e duplamente

espiralado (1933) em grande número de tipos e finalidades, porém todas do princípio térmico,

se iniciaram as pesquisas para encontrar soluções mais eficientes para produzir luz.

Os primeiros resultados foram obtidos com a lâmpadas de mercúrio de alta pressão (aprox.

1933).

A lâmpada fluorescente é de anos posteriores e especialmente no período após 1945.

Seu desenvolvimento continua até agora com novas técnicas e materiais.

A lâmpada é universal, com aplicações quase limitadas no ramo de iluminação industrial,

Comercial, Pública e hoje em dia também para uso residencial.

Um fator importante é a disponibilidade de uma larga gama de cores de luz, aumentando a sua

versatilidade na aplicação.

Funcionamento: A lâmpada fluorescente é uma lâmpada de descarga de mercúrio de baixa pressão. Os elétrons

e os átomos de mercúrio colidem provocando o deslocamento de um elétron no átomo para

uma órbita de maior nível de energia, pela absorção da energia cinética do elétron. É uma

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situação instável e o elétron volta na sua órbita original, liberando radiação ultravioleta,

especialmente do comprimento de onda de 254 nm.

Construção: Uma lâmpada fluorescente é composta de:

Tubo Linear, Circular, em forma de W e U

Camada de pó fluorescente

Eletrodos (filamento)

Anel em volta do filamento

Vapor de mercúrio

Gás inerte (argônio)

Bases

Tubos: Existem 5 diâmetros 16mm, 26mm, 32mm, 38mm, 54mm.

O diâmetro é determinado pela corrente da descarga e a carga radiante da camada

fluorescente.

Existe uma tendência de padronizar 26mm.

O comprimento do tubo é determinado pelo fluxo luminoso a ser produzido e pela tensão da

descarga (tensão da lâmpada), além do módulo das construções.

Camada Fluorescente: As características luminosas da lâmpadas fluorescentes são em grande parte determinadas

pelo pó usado.

A temperatura de cor, o índice de reprodução de cor (Ra) e a eficácia luminosa em grande

parte dependem do tipo de pó usado.

A radiação ultravioleta é transformada em radiação de comprimento de onda do espectro

visível, por meio do pó fluorescente na superfície interna do bulbo.

A figura da lâmpada mostra esquematicamente esse processo.

Um grande número de pós são disponíveis, que pela mistura adequada produzem luz de

praticamente qualquer temperatura de cor e reprodução de cor. Os pós disponíveis cobrem

praticamente o espectro visível por completo.

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Alguns pós importantes Pico do comprimento de onda (nm)

Aluminato de Estrôncio 304

Disilicato de Bário 350

Silicato de Estrôncio/Bário Magnésio 365

Tetraborato de Estrôncio 368

Tungstato de Cálcio 410

Pyrofosfato de Estrôncio 418

Aluminato de Bário Magnésio 447

Halofosfato de Cálcio 474

Aluminato de Estrôncio 488

Halofosfato de Estrôncio 490

Silicato de Zinco 525

Óxido de Yttrio 610

Borato de Yttrio Vanadato 615

Pentaluminato de Lithio 743

Magnésio Fluorgermanato 655

Este pó deverá ser de absoluta pureza, e adicionado com outra composição, o "ativador": Esse

ativador determina em grande parte as características luminosas da lâmpada.

Alguns ativadores são:

Cério

Chumbo

Europeo

Estanho

Magnésio

Ferro

A eficiência da lâmpada também depende da espessura da camada de pó e o tamanho

das partículas individuais.

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A máxima eficiência da conversão de radiação ultravioleta em luz visível deverá ser

obtida e a camada tão fina quanto possível, para evitar transparência para a radiação

ultravioleta.

A espessura média de três camadas de cristais é um aceitável compromisso.

Alguns pós fluorescentes mostram uma faixa de emissão sobre o espectro inteiro e produzem

luz branca.

Quando uma excelente reprodução de cor e desejada, usa-se uma combinação de pós

de diversas cores.

Como exemplo : as lâmpadas Philips da série 80 usam uma mistura de pós com faixas de

emissão muito estreitas em azul, verde e vermelha, com Óxido de Ytrio ativado modificando a

proporção dos três pós, cada "ponto de cor" no triângulo de cores da C.I.E., situado entre os

pontos de cor das composições individuais poderá ser obtido.

Com uma distribuição uniforme das três faixas de emissão uma boa reprodução de cor é

obtida em combinação com uma eficácia luminosa elevada.

Os pós porém são comparativamente caros, e para usar o mínimo possível se usa uma

fina camada de halofosfato, antes da aplicação dos pós de faixa estreita.

A camada de holofosfato produz somente 10% da radiação visível.

A pressão do mercúrio é determinada pela temperatura do ponto mais frio na parede do tubo.

Com um aumento da temperatura evapora mercúrio resultando numa pressão maior. Uma

diminuição de temperatura resulta numa pressão do vapor de mercúrio menor.

Em ambos os casos se manifesta uma diminuição da radiação. Maior pressão significa mais

átomos de mercúrio em forma de vapor e absorção de energia radiante. Menor pressão

significa menor número de átomos disponível e portanto menor radiação.

A temperatura adequada é 40o C no tubo da lampada e 25o C de temperatura ambiente. Com

45o C de temperatura do ambiente as perdas são de 20%. Desnecessário para argumentar a

importância desse fator.

Características de desempenho

Distribuição de energia.

Dois terços da potência são convertidos em calor.

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Aproximadamente 30% da potência é emitida em forma de radiação visível e

aproximadamente 0,5% em forma de radiação UV de comprimento de onda longa. O resto é

"perdido" em forma de calor.

4.3. LÂMPADAS FLUORESCENTE COMPACTA

Compacta e econômica

As lâmpadas fluorescente compactas possuem a mesma tecnologia das lâmpadas fluorescente

tubulares, porém ocupam menos espaço devido ao seu tamanho reduzido.

Elas emitem luz pela passagem da corrente elétrica através de um gás. Esta descarga emite

quase que totalmente radiação ultravioleta (invisível ao olho humano) que, por sua vez, será

convertida em luz pelo pó fluorescente que reveste a superfície interna do bulbo. É da

composição deste pó fluorescente que resultam as mais diferentes alternativas de cor de luz

adequadas a cada tipo de aplicação.

Apresentam as seguintes vantagens, quando comparadas às incandescentes comuns:

Consumo de energia 80% menor, resultando daí uma drástica redução na conta de luz;

Durabilidade até 15 vezes maior, implicando uma enorme redução nos custos de manutenção

e reposição de lâmpadas;

Design moderno e compacto;

Aquecem menos o ambiente, representando uma forte redução na carga térmica das grandes

instalações, proporcionando conforto e sobrecarregando menos os sistemas de ar

condicionado;

Excelente reprodução de cores, com índice de 85%, o que garante seu uso em locais onde a

fidelidade e a valorização dos espaços e produtos é fundamental;

Tonalidade de cor adequada para cada ambiente, obtida graças à tecnologia do pó

trifósforo, com opções de:

- 2700K, com aparência de cor semelhante às incandescentes e, portanto, indicada para

ambientes onde se deseja atmosfera aconchegante e tranqüila, como residências, hotéis,

restaurantes refinados etc.

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- 4000K, com aparência de cor mais branca, indicada para ambientes ativos onde se pretende

estimular a produtividade ou o consumo, como em restaurantes do tipo "fast food", lojas,

shopping centers, escritórios, clubes, academias de ginástica, escolas, hospitais etc.

4.4. LÂMPADAS MULTIVAPORES METÁLICOS

As já tradicionais lâmpadas multivapores metálicos agregaram à família, desde o início dos

anos 80, versões baixa potência, utilizadas para iluminação geral e dirigida, em áreas internas

e externas. Na Europa e EUA, milhões dessas lâmpadas já foram vendidas. No Brasil,

chegaram timidamente há aproximadamente 3 anos, na esteira da abertura do mercado interno

a produtos estrangeiros.

Nossas pesquisas demonstram que os quatro grandes fabricantes de lâmpadas instalados no

Brasil incluíram esse tipo de lâmpada em suas linhas de produtos muito recentemente,

iniciando-se pela Osram em 1990, havendo atualmente a tendência de importações regulares

dos modelos fabricados na Europa e EUA.

Vamos analisar as características dessas lâmpadas e compara-las com outras fontes de luz.

Economia

Atualmente as palavras de ordem das concessionárias são "racionalizar" e "economizar"

energia. A vida útil e o elevado rendimento luminoso das lâmpadas multivapores , muito

superiores aos das lâmpadas incandescentes, por exemplo, proporcionam redução do consumo

de energia elétrica, atingindo índices muito elevados quando seu potencial é bem explorado.

Com a vida útil até 10 vezes maior que outras fontes, as lâmpadas multivapores metálicos,

reduzem o custo ao longo do tempo, diminuindo as substituições.

Reprodução/temperatura de cor

As lâmpadas multivapores atingem índices de reprodução de cores entre 80-90, numa escala

de 0 a 100, desempenho classificado como muito bom pelos padrões estabelecidos.

A temperatura de cor (K) dessas lâmpadas situa-se entre 3000 e 4300k, equivalentes à cor

branca morna e neutra.

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Essas características indicam o uso das lâmpadas multivapores metálicos em museus, vitrines,

monumentos e outros locais onde a reprodução de cores seja fundamental.

Equipamento auxiliares

Por serem extremamente sensíveis, essas lâmpadas exigem reatores e ignitores específicos. Os

fabricantes já desenvolveram esses equipamentos, além de trabalhar em conjunto com

fabricantes de luminárias no desenvolvimento de produtos especialmente projetados para esse

tipo de lâmpadas, atendendo critérios como qualidade, design e segurança.

Recomendações

A lâmpada emite radiação ultravioleta e por isso a luminária deve ser fechada com um vidro-

difusor que bloqueia tal radiação.

No Brasil, lojas de departamentos e shoppings são os principais usuários dessas lâmpadas. A

expansão em seu uso nesses tempos de "racionalização\economia" e exig6encia de luz de

qualidade, ainda é muito tímida. No entanto, suas características, a possibilidade de

importação e o trabalho de marketing desenvolvido por fabricantes e revendedores, que têm

feito esforços para tornar esse produto conhecido no mercado, são fatores que indicam melhor

aproveitamento de seu potencial. A dinâmica do mercado e a evolução de outras fontes de luz

influenciarão esse processo, determinando sua consolidação ou a superação dessa fonte de luz

como alternativa.

Distribuição

Devido às especificidade dessas lâmpadas, o mais indicado é procurar diretamente os

fabricantes ou revendedores especializados.

4.5. LÂMPADAS DE MERCÚRIO

Introduzida em larga escala na época de 1930, e desde então um grande número de tipos e

melhoramentos foram introduzidos.

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As características técnicas nos anos de 1930 tornaram a lampada uma proposição viável.

- A introdução de eletrodos de tungstênio com pasta emissiva.

- A possibilidade de fazer passagem selada de metal em vidro duro e quartzo.

A introdução de um gás inerte.

O conhecimento da voltagem de ionização necessária para gases diferentes e mistura de gases.

O conhecimento da dosagem correta de mercúrio para uma descarga estável.

No fim da época de 1930 foi introduzida a lampada de luz mista, substituindo o reator por um

filamento de tungstênio colocado no bulbo externo e em séries com o bulbo de descarga com

uma aparência de cor e reprodução de cor melhor.

No período de 1965 foi introduzida a lampada de vapor metálico, com mistura de halides,

com uma eficácia maior e melhor reprodução de cor.

O desenvolvimento de novos tipos continua até agora, para todos os grupos de lâmpadas

(lâmpadas halogêneos, fluorescentes, mercúrio halide, sódio de baixa e alta pressão).

Para obter uma visão completa de todos os tipos e necessário consultar os catálogos dos

fabricantes.

As lâmpadas de mercúrio são disponíveis na faixa de 50 até 2.000 Watts.

Além de um reator não existe necessidade de dispositivos de controle especiais.

A ignição geralmente obtida por um eletrodo auxiliar montado ao lado de um eletrodo

principal, porém ligado ao outro eletrodo por meio de um resistor. Na ligação se manifesta

uma luminescência entre o eletrodo principal e auxiliar provocando a formação de uma

quantidade de íons e elétrons, suficientes para iniciar a descarga. A luminescência é limitada

pelo resistor. Após a ignição a corrente flui entre os eletrodos principais.

O bulbo externo normalmente contem um gás inerte (sob pressão atmosférica, quando a

lampada está em operação) que estabiliza a lampada, mantendo uma temperatura praticamente

constante sobre a faixa normal das condições ambientais.

A lampada de mercúrio de alta pressão tem aparência branca-azulada, não obstante o arco

produza de fato um espectro de linha com uma emissão na região visível nos comprimentos de

onda de amarelo, verde, azul, faltando, porém, a radiação vermelha. O arco de mercúrio puro

tem uma aparência e reprodução de cor pobre, porém, emite uma quantidade significante de

sua energia na região ultravioleta do espectro. Usando-se uma camada de fósforo fluorescente

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na parede interna do bulbo, esta energia ultravioleta poderá introduzir um componente

vermelho melhorando a reprodução de cor e a cor aparente.

As lâmpadas de mercúrio de alta pressão, usadas para aplicação de iluminação de

grandes áreas e fachadas, tem um bulbo tubular de vidro claro - tipos HP e HP/T. As lâmpadas

com fósforo, para melhorar a reprodução de cor, São denominadas HPL-N. Uma versão com

espelho, tipo HPLR-N, há também em disponibilidade. Estas lampada HPL são usadas para

iluminação externa e industrial.

4.6. LÂMPADAS DE LUZ MISTA (ML)

A lâmpada de luz mista consiste de um bulbo enchido com gás, revestido na parede interna

com um fósforo, contendo um tubo de descarga ligado em série com um filamento de

tungstênio.

Na lâmpada de luz mista (série MLL-N), como na lâmpada de mercúrio HPL-N, da qual é

derivada a radiação ultravioleta da descarga de mercúrio é convertido em radiação visível pela

camada de fósforo. Somada a esta radiação visível, está a radiação visível do próprio tubo de

descarga, bem como a luz de cor quente do filamento incandescente. A radiação das duas

fontes mistura-se harmoniosamente, passando através da camada de fósforo para dar uma luz

branca difusa com uma aparência de cor agradável.

O filamento age como um reator para descarga, estabilizando assim a corrente da lampada.

Não é necessário o uso de um reator.

Tabela comparativa entre diversos tipos de lâmpadas

Lâmpadas Vapor de

Sódio

Lâmpadas

Incandescent

es

Lâmpadas

Fluorescentes

Lâmpadas

Luz Mista

Lâmpadas

Vapor

Mercúrio C/ Ignitor S/ Ignitor

150W = 17

lm/W

40W

LPD=68lm/W

40W

160W=18l

m/W

80W =

42lm/W

50W =

60lm/W

215W =

88lm/W

360W=100

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200W = 19

lm/W

ALV=80lm/W

110 W

LDP=75lm/W

110W

ALV=84lm/W

37W

LDP=73lm/W

37W

ALV=86lm/W

32W

B.CONF=78lm/

W

250W=21l

m/W

500W=25l

m/W

125W =

46lm/W

250W = 48

lm/W

400W = 55

lm/W

70W = 76

lm/W

150W = 80

lm/W

lm/W

4.7. LÂMPADAS DE ENXOFRE

Em 1990, a empresa norte-americana Fusion Lighting, fabricante de lâmpadas de

ultravioleta (UV) para uso industrial, descobriu que substituindo-se o mercúrio de uma

lâmpada UV por enxofre, o resultado é uma radiação luminosa similar à luz natural e de

elevada eficiência. Estava estabelecido o princípio da lampada de enxofre. Mais exatamente,

esse princípio baseia-se na excitação do enxofre contido em um bulbo de vidro por

microondas, da mesma forma que um forno de microondas doméstico. O enxofre é ionizado e

levado ao estado de plasma pela energia das microondas, a 2,45 GHz (a mesma freqüência do

forno doméstico).

Graças as prioridades físicas dos átomos de enxofre excitados, a porção de energia das

microondas transformada em luz é muito grande, enquanto a porção emitida como radiação

ultravioleta ou infravermelho é pequena.

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Destaque-se que o bulbo não inclui qualquer eletrodo - que é, aliás, um dos pontos

determinantes na vida das lâmpadas em geral. Para conservar o plasma estável, o bulbo é

mantido permanentemente em rotação.

Na prática, portanto, uma lâmpada de plasma envolve três ingredientes básicos: 1) uma

fonte de alimentação; 2) o magnetron para gerar as microondas; e 30 o bulbo de quartzo

transparente contendo enxofre e gás inerte (argônio). As microondas convertem o enxofre em

plasma e a intensa luz gerada é então difundida, o que hoje tem sido feito, essencialmente, de

duas formas: 1) através de longos tubos de luz (guias de luz), construídos com material

plástico especial, ou 2) por meio de refletores secundários.

Como a lâmpada, propriamente dita, é de dimensões reduzidas e como não há arco

(consequentemente, não há também a movimentação ou deslocamentos que caracterizam o

arco), ela apresenta características ópticas muito boas. Além disso, como mencionado, a

energia luminosa por ela emitida tem um espectro contínuo muito próximo do ideal, pois é

similar ao da luz solar, na região visível, mas em matéria de ultravioleta e infravermelho e

conteúdo emitido pela lâmpada é muito menor.

O primeiro protótipo da lâmpada de enxofre foi lançado pela Fusion Lighting em

1994. Com 3,4KW de potência, a lampada foi utilizada em algumas instalações nos EUA

(com tubos de luz) e na Suécia (com um sistema de distribuição baseado em refletores). A

potência total, incluindo fonte de alimentação e magnetron, chegava a 5,4KW. Com um fluxo

de cerca de 450.000 Lumens, a eficiência global do sistema, portanto, beirava os 85 lm/W. A

potência extremamente alta da lâmpada exigia seu resfriamento com ar comprimido,

aumentando o nível de ruído.

A Fusion continuou investindo no desenvolvimento das lâmpadas de enxofre e, em

1995, chegou a uma versão com potência menor, de 1 kW . O consumo total do sistema é de

1425 W, com a vantagem de que a lâmpada não precisa mais de resfriamento. O fluxo

luminoso é de 135.000 lm. A eficiência do sistema atinge, assim, 95 lm/W.

A duração prevista do bulbo é de pelo menos 45 000 h. Isso significa que, em matéria de vida

útil, o gargalo do novo sistema de iluminação reside na fonte do e no magnetron, cuja

expectativa de vida vai de 10 000 a 20 000 h. E, em que pese a longa duração, a lampada

apresenta uma depreciação luminosa que chega, no máximo, a 5%, além de manter

integralmente suas características espectrais.

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A nova lâmpada se destaca ainda em outros aspectos: ela é absolutamente isenta de

mercúrio ou qualquer outro metal pesado; e sua luz é quase que totalmente livre de cintilação

(flicker).

A lâmpada de enxofre na Fusion compreende duas caixas: uma delas aloja a fonte de

alimentação e pesa cerca de 22 Kg; na outra, que abriga o compreende duas caixas: uma delas

aloja a fonte de alimentação e pesa cerca de 22 Kg; na outra, que abriga o magnetron, são

montados a lampada e, geralmente, também o refletor. O peso desta Segunda caixa é de

apenas alguns kg. A lâmpada, como mencionado, fica girando constantemente, para manter i

plasma estável. O refletor utilizado normalmente pela Fusion é de facho estreito, com uma

distribuição de luz rotacionalmente simétrica, otimizada para tubos de luz. A Fusion vende a

lâmpada apenas em esquema OEM.

No mercado europeu, a Fusion tem trabalhado em parceria com a Celsius Tech, empresa sueca

especializada em tecnologia magnetron para equipamentos de radar e de radiocomunicação. A

Celsius Tech inclusive desenvolveu uma pequena fonte de alimentação chaveada que substitui

totalmente a fonte de 22 Kg e pode ser instalada dentro da mesma caixa que abriga o

magnetron - sem aumentar-lhe o peso de forma significativa. Além disso, esta nova fonte de

alimentação permite dimerizar a lâmpada de o a 100% de seu fluxo luminoso.

A fonte de alimentação também pode ser integrada a um sistema de controle e

monitoração computadorizado. Isto é especialmente importante considerando-se que a vida

útil do magnetron é bem menor do que a da lâmpada. O sistema de monitoração pode assim

acompanhar o funcionamento de cada magnetron e informar o pessoal de manutenção quando

um deles precisa ser trocado.

Enquanto a Fusion vende suas lâmpadas apenas nas modalidade OEM, a Celsius Tech

pretende vende-las a qualquer interessado. Segundo informação divulgada pelo IAEEL,

entidade internacional dedicada à promoção da iluminação eficiente, a lâmpada de 1 KW,

versão não dimerizável, estaria sendo comercializado por cerca de US$ 2500 na Europa.

Atualmente, a maior instalação com lâmpadas de enxofre em operação é a do centro de

triagem postal da cidade de Sundsvall, na Suécia, que compreende uma extensa rede de tubos

de luz, com 26 unidades de 1 KW.

Entre as instalações pioneiras, ainda na fase da lâmpada de 3,4 kW , estão a ala espacial do

Museu Nacional de Aeronáutica e Espaço, da Smithsonian Institution, a plaza externa do

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edifício Forrestal, ambas em Washington, EUA, e usando tubos de luz; e o hall da entrada

principal do hospital da Universidade de Lund, na Suécia, cuja distribuição de luz é baseada

em refletores.

O interesse em torno da novidade vem estimulando o anúncio e a realização de novos

projetos: nos EUA, o Ministério de Energia planeja uma instalação com tubos de luz em

Denver, também num centro de triagem postal e, em Washington, prevê-se uma instalação do

mesmo tipo em um grande hangar. Já na Finlândia anuncia-se a inauguração, ainda este ano,

de uma instalação cujo sistema de distribuição de luz é baseado em espelhos: trata-se de um

grande projeto, com cerca de 20 lâmpadas, usadas para iluminar o átrio de um shopping center

próximo à capital Helsinque. Na Suécia, a novidade registra inclusive casos de modernização,

como o do hospital da Universidade de Lund, em que as duas lâmpadas de 3,4 kW existentes

serão substituídas por quatro de 1 kW, com o projeto de maior impacto, pelo menos em

termos de mídia , certamente deverá ser o da iluminação da arena principal da Olimpíada de

Sidney, na Austrália (a Olimpíada do ano de 2000), cuja proposta vencedora prevê o uso das

lâmpadas de enxofre.

De pronto, uma aplicação claramente recomendada para a nova lâmpada é na

iluminação de grandes áreas, como prédios industriais, supermercados, ginásios esportivos,

praças de esportes e de lazer externas, hangares, armazéns e almoxarifados, parques de

estacionamento, shopping centers, hospitais, além de uso publico em locais onde a

diferenciação de cores é importante e etc. Mas há ainda um vasto potencial de uso que só

agora começa a ser explorado, como na agricultura, para o cultivo de plantas, em tratamentos

médicos que recomendem luz idênticas à natural, na iluminação de filmagens de cinema e TV

e em projetores de vídeo.

4.8. LÂMPADA DE VAPOR DE SÓDIO Uma comparação com as lâmpadas de vapor de mercurio

O Grande enigma entre a lâmpada vapor de sódio e mercúrio refere-se à vida útil média das

mesmas. Apesar de alguns fabricantes ainda mencionarem uma vida de 16.000 horas e 12.000 horas

esses valores vem sendo alterados. Fabricantes como a PHILIPS e algumas concessionárias onde já se

utiliza a lâmpada de sódio, manifestam que ambas as lâmpadas possuem a mesma vida útil média.

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Apesar de estar praticamente consagrado a mesma vida, neste estudo analisaremos os dados da maioria

dos fabricantes e do próprio MANUAL DE ILUMINAÇÂO PÙBLICA DA COPEL de 1989, ou seja

16.000 horas (VSO-150) e 12.000 horas (VMC-250). Mas também contemplaremos o caso das lâmpadas

terem a mesma vida útil média ou seja 12.000 horas.

Não podemos relegar o fato de que a depreciação do fluxo luminoso da lâmpada de sódio é menor, tanto

que ao final de 12.000 horas, seu fluxo luminoso é cerca de 60% maior que a lâmpada de Mercúrio.

Outro fator que também pode-se considerar como desvantagem, seria a cor amarela e espec-

tros luminosos que dificultam a definição de cores, consequentemente há uma reação negati-va por parte

da população quanto a lâmpada de sódio.

O fato de exigir Ignitor para partida da lâmpada de Sódio, torna o conjunto mais vulnerável a

problemas, pois é um ponto a mais de defeito e, quando a lâmpada está queimada ou fora do porta

lâmpadas com o circuito ligado, o Ignitor continua funcionando e emite pulsações que causam

radiointerferência, prejudicando o desempenho de aparelhos de comunicação ligados no mesmo circuito.

Quanto a radiação ultravioleta, a lâmpada de Sódio emite bem menos que a de Mercúrio, com isso, tem-

se um benefício social à medida que se diminui a atração de insetos.

Fato consumado é que a eficiência média e o fluxo luminoso nominal da lâmpada de Sódio é

bem maior que a sua rival, cerca de 90 lm/W e 13.500 lm p/ VSO 150 e 50 lm/W e 12.500 lm p/

lâmpada a vapor de mercúrio VMC 250 ;

Mas, mesmo com vantagens e desvantagens existentes entre ambas, o ponto fundamental re-side

no consumo de energia elétrica. Será que seria uma boa opção a lâmpada de Sódio ao invés da lâmpada

de mercúrio, apesar do custo da lâmpada de Sódio ser bem mais alto? É o que veremos !!!!

No quadro a seguir , apresentaremos um resumo comparativo de ambas. Deve-se atentar que, o

grande dilema realmente recai no fato de que o custo inicial e de manutenção (substituição) do conjunto

de Sódio (lâmpada + equipamentos auxiliares) é bem maior que o conjunto de Mercúrio,

comprometendo sua utilização mesmo consumindo menos energia (cerca de 34,8% a menos). { VSO

150 + 26 (perdas) = 176 { VMC 250 + 20 (perdas) = 270 W

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LÂMPADA DE SÓDIO (150W) LÂMPADA DE MERCÚRIO (250W)

1- Custo inicial e de substituição alto 1- Custo bem menor

2- Vida útil média de 16.000 horas 2- Vida útil média de 12.000 horas

3- Depreciação do fluxo luminoso menor 3- Maior depreciação do fluxo luminoso

4- Fluxo luminoso inicial nominal 13.500lm 4- Fluxo luminoso inicial nominal 12.500lm

5- Cor amarelada e espectro luminoso que

dificulta a identificação das cores

5- Problema não preocupante

6- Ignitor , ponto a mais de defeito 6- Não tem Ignitor

7- Com lâmpada queimada, o Ignitor conti-

nua funcionando, emitindo pulsações que

causam radio-interferência

7- Não tem Ignitor

8- Radiação ultravioleta mínima não atrai

insetos

8- Radiação bem maior - atrai insetos

9- Perda no Reator 26 W 9- Perda no Reator 20 W

10- Vida Útil Média Reator 6,5 anos 10- Vida Útil Média Reator 8,4 anos

11- Consumo Mensal de 63,36 KWh 11- Consumo Mensal de 97,2 KWh

4.9. CONSIDERAÇÕES ADICIONAIS

Para a comparação, referenciou-se todos os preços em R$ (Reais) e uma Taxa de Desconto de 10%

a.a. (0,7974%) e considerou-se a lâmpada funcionando 12 horas por dia durante 30 dias todos os meses.

Consequentemente, a vida média da lâmpada de Sódio é de 44 meses e a de Mercúrio 33 meses. Quanto

aos Reatores, tem-se 78 meses (Sódio) e 101 meses Mercúrio). Para obter esses resultados, simplesmente

transformou-se a vida útil de horas (lâmpada) para meses e de anos (Reator) para meses (Fonte: Relatório

SCPE-33.011 de 15/04/88-CODI / GE-33-COPEL).

As lâmpadas consideradas no estudo foram do tipo ovóide e o Reator do tipo externo, alto fator de

potência, 220V, com base para Relé e Ignitor incorporado no reator no caso do conjunto de Sódio.

Quanto as luminárias, concluiu-se que o preço das mesmas, tanto para lâmpadas de Sódio

como para de Mercúrio é praticamente o mesmo. Com isso, desprezou-se este fator; bem como o Relé

Fotoelétrico e Braço, por estarem presente em ambas alternativas.

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Foi considerado apenas a manutenção corretiva, ou seja, a substituição do equipamento quando do fim

da vida útil.

Com o atual valor da tarifa de energia elétrica, realmente é indicado a utilização do conjunto de

Sódio (150W), apesar do alto custo de instalação (materiais) e substituição desta alternativa. Se

considerarmos que as Lâmpadas possuem “diferentes” vida útil média, o conjunto de Sódio ficaria 24,7

% mais barato. Enquanto que, considerando a mesma vida útil média, esse percentual reduziria-se para

22,3 %.

Se analisarmos os problemas atuais do país pode-se concluir que, o fator mais significativo no custo

total de ambos os conjuntos é o valor da energia elétrica.

Convém lembrar ainda, que inovações tecnológicas podem surgir, principalmente quanto ao consumo

das Lâmpadas e eficiência luminosa, a ponto de modificar essa diferença.

5. ACIONAMENTOS

5.1. REATORES

Os reatores são equipamentos auxiliares utilizados em conjunto com as lâmpadas

fluorescentes, a vapor de sódio, a vapor de mercúrio e a vapor metálico.

A escolha do reator deve ser feita de acordo com o tipo de lâmpada e com a tensão de rede em

que ele irá funcionar. Outro tópico a ser considerado é o fator de potência, o qual, sendo alto,

proporciona as seguintes vantagens:

� Contribui para a correção do fator de potência (industria);

� Reduz perdas nos circuitos de alimentação de sistema de iluminação;

� Evita sobrecargas desnecessárias nos mesmos circuitos.

Outro tipo de reator que começa a ser fabricado no Brasil é o eletrônico, que apresenta perdas

reduzidas em relação aos tradicionais e pode possibilitar um acréscimo na vida média das

lâmpadas. Com o uso desse equipamento, a potência solicitada da rede elétrica pelo conjunto

lâmpada reator é significativamente inferior à que se verifica com os reatores tradicionais.

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5.2. REATOR ELETRÔNICO HÍBRIDO PARA LÂMPADAS DE VAPOR DE

SÓDIO DE ALTA PRESSÃO

A lâmpada de vapor de sódio de alta pressão, conhecida na litreratura como HPS – High

Pressure Sodium, é utilizada na iluminação de grandes áreas e tem substituído, com vantagens, a

lâmpada de vapor de mercúrio HPM – High Pressure Mercury na iluminação pública. Além de

permitir uma economia substancial de energia, a lâmpada de vapor de sódio reduz os custos de

manutenção, em virtude de sua elevada eficácia luminosa e longa vida útil.

A tensão de arco é um parâmetro característico das lâmpadas de descarga, definido pelo valor

eficaz da tensão entre os seus eletrodos. Na lâmpada HPS, ao contrário das demais lâmpadas de

descarga de alta pressão, a tensão de arco aumenta continuamente ao longo do tempo de

funcionamento, e também é fortemente dependente da temperatura da parede do tubo de descarga

e das características do dispositivo de estabilização da corrente, genericamente conhecido por

reator. A vida útil da lâmpada é influenciada pela taxa de crescimento da tensão de arco, que por

sua vez é função da potência transferida à lâmpada.

A principal desvantagem dos reatores convencionais de baixo custo, na maioria dos casos

constituídos por simples indutores, é a baixa regulação da potência transferida à lâmpada, na

medida em que a tensão de arco da lâmpada aumenta com o tempo de funcioamento. Uma

proposta para melhorar essa característica é a utilização de um reator híbrido, que alimenta a

lâmpada com potência constante.

Características operacionais da lâmpada HPS

Os fabricantes de lâmpadas, para efeito de projeto de reatores, fornecem as especificações

técnicas das lâmpadas HPS em um diagrama, conhecido como paralelogramo de potência ou

diagrama quadrilateral

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Scanear e inserir fig 1 pg 108 ago 99

Em vez de especificar um único ponto de operação, o paralelogramo define uma área segura

que determina as tolerâncias a serem atendidas pelo reator para satisfazer uma faixa de tensão de

alimentação CA e as variações de tensão de arco durante a vida útil da lâmpada. O paralelogramo

é formado por quatro segmentos de reta. As retas limítrofes nos lados esquerdo e direito

representam o comportamento da potência da lâmpada em função da tensão de arco, no início e

final da sua vida útil, respectivamente. As retas superior e inferior estabelecem os respectivos

valores máximo e mínimo da potência a ser fornecida à lâmpada.

Nas lâmpadas HPS, a tensão de arco cresce aproximadamente de 1 a 2 V a cada 1000 horas de

funcionamento. Essa elevação é uma consequência da redução da pressão parcial do vapor de

sódio, causada pelas reações químicas do metal com as impurezas, principalmente com o óxido

emissor dos eletrodos, e pela migração do sódio pelas extremidades do tubo de descarga.

Quando a tensão de arco alcança o seu valor de extinção ( drop out ), a tensão em circuito

aberto do reator não consegue efetuar a reignição da descarga após a passagem por zero da

corrente da lâmpada, a cada semiciclo. Nessas condições ,a lâmpada pode entrar em um processo

cíclico , no qual ocorre normalmente e, após alguns minutos, a lâmpada apaga subitamente.

Quando o tubo de descarga esfria, a tensão aplicada pelo ignitor é suficiente para ascender a

lâmpada, reiniciando o ciclo. Algumas lâmpadas utilizam amálgamas com dosagem modificada,

que evitam esse fenômeno.

A maioria das lâmpadas HPS comerciais trabalha com vapor de sódio saturado, ou seja, uma

parcela de amálgama condensada nos pontos de temperatura mais baixa do tubo de descarga.

Pequenas alterações de temperatura nesses pontos provocam mudanças substanciais na pressão do

vapor de sódio, que resultam em alterações na tensão de arco da lâmpada. Por essa razão, a

luminária, em particular a geometria do seu refletor óptico, que reflete uma parcela da radiação

infravermelha para o tuo de descarga, influi significativamente no comportamento da tensão de

arco da lâmpada HPS.

Descrição do reator híbrido

O objetivo do reator eletrônico híbrido é alimentar a lâmpada HPS na frequência da rede com

potência constante.

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O reator é constituído da associação em série de dois indutores e por uma chave estática

bidirecional em corrente, ligada em paralelo a um deles. Aunidades de controle apresenta uma

malha de realimentação de potência que utiliza um controlador PI para atuar sobre o ângulo de

fase da chave ( medido a partir da passagem por zero da tensão da lâmpada ), modificando a

imédância equivalente do reator para compensar alterações nas tensões de alimentação e de arco.

Para realizar a partida da lâmpada, utiliza-se um ignitor independente, do tipo pulso

superposto.

Considerações Finais

O reator eletrônico híbrido desenvolvido possibilita uma excelente regulação de potência na

lâmpada durante a sua vida útil. Ele oferece as seguintes vantagens:

� Fluxo luminosos aproximadamente constante;

� Aumento na vida útil do conjunto reator e lâmpada;

� Baixa distorção harmônica da corrente de alimentação; e

� Eficiência energética compatível com a de reatores indutivos convencionais

O reator convencional consome potência superior à nominal durante uma parcela significativa

da vida útil da lâmpada. Portanto, a operação com potência constante na lâmpada possibilita um

economia de energia, quando computados os custos de energia totais durante a vida da lâmpada.

5.3. NOVO REATOR ELETRÔNICO PARA LÂMPADAS HO, COM CONTROLE

DE LUMINOSIDADE

A necessidade da utilização racional de energia elétrica tem aumentado a busca por

alternativas, ou tecnologias, que levem ao melhor aproveitamento das fontes de energia existentes.

Como a iluminação artificial responde por uma fração considerével de toda a energia gerada, é

necessário investir em sistemas de iluminação que proporcionem, entre outras vantagens,

economia de energia.

Utilizar um reator eletrônico para duas lâmpadas fluorescente de 110 W, alimentado a partir

da rede de 220 V é uma possibilidade e, suas características prinmcipais :

� Alto fator de potência na entrada ;

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� Interruptores do inversor com comutação não dissipativa do tipo ZVS;

� Tensão senoidal de alimentação da lâmpadas;

� Possibilidade de troca de uma das lâmpadas com a outra funcionando;

� Ausência de efeito estroboscópico e ruído audível;

� Elevado rendimento;

� Controles automáticos de presença e de luminosidade.

Rendimento

Os reatores de boa qualidade apresentam, geralmente, perdas menores, consumindo menos

energia para o seu funcionamento. Os de qualidade inferior , por sua vez, além de apresentar maior

consumo , muitas vezes luminoso emitido. Outras vezes podem comproter a vida útil da lâmpada.

A substituição dos reatores por outros de melhor rendimento pode ser feita gradativamente,

obedecendo aos programas normais de manutenção da empresa.

Então comparando-se ao desempenho de um reator magnético convencional para duas

lâmpadas de 110 W, o reator eletrônico para lâmpadas HO, pode –se verificar que :

MEDIDA REATOR CONVENCIONAL PROTÓTIPO

Potência Entregue à lâmpada (W)

96,2

105,3

Rendimento (%)

82,43

87,8

Fator de Potência

0,949

0,941

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5.4. FOTOCÉLULA DUPLA – CONCEITO E ESPECIFICAÇÃO

Histórico

Fotocélula é o dispositivo utilizado para o comando de acendimento e desligamento

das lâmpadas dos sistemas de iluminação pública (IP). Dentre os fabricantes existentes no

mercado, 4 fornecedores tradicionais se destacam: Stieletrônica, llumatic, Tecnowatt e Linsa.

Segundo dados obtidos junto a concessionária de energia COPEL, que utiliza estes dispositivos

para a manutenção e expansão dos sistemas de IP, a qual adquiriu entre 1993 e 1996 cerca de

300.000 unidades, distribuídas entre os fornecedores da seguinte maneira:

• 59% Stieletrônica,

• 24% ilumatic e

• 17% Tecnowatt.

Apesar das exigências de ensaios de tipo e de recebimento contidas nas normas técnicas

NTC, observou-se ao longo dos anos uma queda significativa do nível de qualidade dos mesmos,

trazendo como consequência:

• Um elevado custo de manutenção, já que o custo de troca de uma fotocélula é muito

superior ao custo da mesma, (considerando-se mão de obra, deslocamento, caminhão,

etc).

• Uma perda de receita para a COPEL, uma vez que as normas da empresa exigiam (até

fev/98) que em casos de falha na fotocélula as lâmpadas permanecessem ligadas 24

horas/dia, enquanto que legalmente só podem ser faturadas 12 horas/dia. Nestas

condições as grandes beneficiadas são as prefeituras, pois a fatura mensal de IP

permanece inalterada com ou sem a manutenção corretiva das fotocélulas.

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Neste sentido foram realizados levantamentos em 1995 indicando uma taxa de falhas de

fotocélulas na cidade de Curitiba naquela oportunidade de 12,7% , o que ocasionou no período

09/08 e 29/10/95 uma operação conjunta entre a COPEL e a Prefeitura Municipal de Curitiba, na

qual foram substituídas 1019 fotocélulas danificadas no sistema de IP da cidade. Destas

substituições foram observadas 277 fotocélulas da marca ILUMATIC , as quais apresentaram uma

vida média de 2 anos, medidos em função da data de fabricação.

O teste realizado em 950 fotocélulas eletrônicas, marca LINSA, instaladas para testes no

bairro Boa Vista, das quais, passados aproximadamente 5 anos, praticamente todas ainda

funcionavam perfeitamente.

A COPEL , no ano de 96, apresentou dados levantados em Joaquim Távora e outras

localidades no Norte Pioneiro, na qual foram encontradas 1324 lâmpadas acesas durante o dia, em

um total de 15549 luminárias (8,5%), enquanto que levantamento semelhante realizado em fev/98

pelo LAC - em Curitiba, apresentou um total de 208 lâmpadas acesas, em um total de 3172

luminárias (6,5%).

Mais recentemente reclamações por parte da regional de Londrina, apontam um número

excessivo de defeitos em fotocélulas, principalmente da marca Stieletrônica, sendo os mais

comuns:

• Entrada de água,

• Alteração da sensibilidade,

• Ajuste incorreto de fábrica (alguns não acendem a lâmpada, outros ligados

permanentemente),

• Contatos que queimam e

• Encaixes do relé se soltam.

Levantamento efetuado em Londrina durante quase 3 meses, apurou 1587 fotocélulas da

marca STIELELETRÔNICA com defeito (a cidade possui aprox. 44000 pontos de iluminação

pública), o que resulta em uma taxa de falhas estimada da ordem de 10%, extremamente elevada,

trazendo como consequência serviços e custos adicionais (lembrando mais uma vez que o custo da

troca ‚ mais alto do que a o da própria fotocélula), gerando um elevado índice de reclamações

comprometendo inclusive a imagem da empresa.

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5.5. FOTOCÉLULA DUPLA

Tendo como função principal a busca de inovações tecnológicas que tragam benefícios ao

setor elétrico, e ciente dos problemas que vem ocorrendo no campo, já mencionados, o LAC

desenvolveu em parceria com a empresa LINSA uma fotocélula com as seguintes características:

dois sensores, consumo menor, contatos NA e expectativa de vida maior, registrando inclusive os

pedidos de patente deste produto junto ao INPI.

VANTAGENS

Dois sensores : a utilização de dois sensores tem como objetivo o aumento da sensibilidade

das fotocélulas, fazendo com que as mesmas acendam as lâmpadas mais tarde ao anoitecer, e

apaguem as mesmas mais cedo ao clarear o dia, reduzindo assim o tempo em que as lâmpadas

permanecem acesas.

Consumo menor: a utilização de um circuito de comando totalmente eletrônico reduz o

consumo próprio médio das fotocélulas de 0,8W para as eletromecânicas para 0,4W da fotocélula

dupla.

Espectativa de vida útil: conforme mencionado anteriormente, testes realizados em Curitiba

indicam um índice mínimo de falhas ao longo de cinco anos para fotocélulas LINSA eletrônicas.

Em que pese os testes terem sido realizados com o modelo tradicional da LINSA (também

eletrônico), a expectativa ‚ de que a vida útil das fotocélulas duplas também seja elevada, sendo

garantida pelo fabricante uma taxa de falhas de 4%.

Contatos NA: a utilização de contatos NA traz como benefício para a concessionária o fato de

que em caso de defeito na fotocélula, as lâmpadas permaneçam apagadas, obrigando ao responsável

pela manutenção do sistema a substituição do mesmo.

Na situação atual (contatos NF), eventuais defeitos na fotocélula acarretam em um

atendimento permanente da lâmpada (24 horas por dia), reduzindo inclusive a sua vida útil.

Levando em consideração as atuais taxas de defeitos encontradas nos sistemas de IP (citadas

anteriormente: 6,5%, 8,5% at‚ 12,7%), e considerando potências de lâmpadas de at‚ 40OW, pode-se

afirmar que a substituição do conceito NF por NA poderia trazer uma grande redução no

desperdício de energia elétrica, inclusive no horário de ponta.

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ESPECIFICAÇÃO

Uma eventual aquisição de fotocélulas duplas deveria contemplar as seguintes

condições:

Contatos normalmente abertos,

Consumo máximo: 0,4W

Comando eletrônico

Dois fotosensores e

Demais condições contidas na NTC 810035.

Após vários anos de pesquisa e desenvolvimento, os reles atingiram o grau de

desenvolvimento com sistema de comando eletrônico onde o elemento fotosensor de luz é um

fototransistor com ampla faixa de sensibilidade e estável ao longo de sua vida.

Possui um circuito de retardo a fim de evitar acionamentos indesejáveis, tais como:

relâmpagos, faróis de automóveis, etc.

Através de sua fonte de alimentação regulada o relé suporta flutuações da rede, bem como alto

valores de tensão devido a transientes da rede elétrica.

5.6. RELÉ FOTOELETRÔNICO MAGNÉTICO

Relé fotoelétrico magnético de corrente alternada, desenvolvido dentro do alto padrão técnico

de qualidade para proporcionar o controle individual de lâmpada, seguro e de baixo custo.

Aplicação no comando automático dos sistemas de iluminação de vias públicas, indústrias,

shopping center, condomínios, residências, letreiros e luminosos.

A sua principal finalidade é de acender as lâmpadas ao anoitecer, quando o fluxo luminoso é

insuficiente para o olho humano e apagar ao amanhecer quando a luz solar for suficiente, e vice

versa no caso do relé NA.

O sistema magnético de corrente alternada proporciona maior confiabilidade pela sua

configuração que incorpora elementos de proteção contra picos transientes e sobrecorrente, que

protegem os seus próprios componentes e todo o conjunto de iluminação. A sua alta confiabilidade

deve-se ao seu sistema construtivo extremamente simples, composto básicamente por uma célula

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fotoelétrica e um relé de corrente alternada, eliminando outros componentes saturáveis e de ação

delicada.

Sem ajustes críticos, sua construção mecânica é robusta e super dimensionada, uma vez

ajustado, funciona durante anos sem a necessidade de maiores cuidados. A fotocélula trabalha

muito abaixo do seu limite máximo permitido, conseguindo maior precisão de calibragem e

melhor aproveitamento da energia consumida; dessa forma o relé mantém sempre os níveis de

operação o que representa uma economia considerável na relação custo/benefício. Todos os

componentes trabalham a frio e não dependem do movimento da dilatação de materiais,

proporcionando uniformidade de controle.

Relé fotoelétrico que acende ao anoitecer e apaga ao amanhecer, proporciona considerável redução

no consumo de energia.

Próprio para instalação ao tempo é produzido com materiais nobres de alta durabilidade, o corpo é

moldado em polipropileno estabilizado contra a ação de raios ultravioleta.

Os cabos de ligação são dimensionados para suportar a carga máxima e possuem isolação para 750

volts 105°C.

Tem capacidade de acionamento de uma ou mais lâmpadas e equipamentos cujo somatório

das cargas sejam de até 1000W.

Os componentes internos do circuito eletrônico, são super dimensionados para compensar as

variações bruscas de temperatura ambiente e da tensão de alimentação, mantendo-se estável nos

níveis de operação e fiel na calibração original.

Circuito elétrico de acionamento com bobina e contatos de alto desempenho que possibilitam

o funcionamento contínuo da carga instalada por mais de 10.000 ciclos de operação. Incorpora

sistemas de proteção contra curto-circuito na carga, sobrecorrente e impulsos de tensão.

5.7. RELÉ FOTOELETRÔNICO TEMPORIZADO

Relé fototoeletrônico temporizado para aplicação em controles automáticos de iluminação.

Aplicação no comando automático de iluminação em vias públicas, industrias , shopping center,

condomínios, residências, letreiros e luminosos.

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Sua principal finalidade é acender lâmpadas ao anoitecer quando o ponto virtual é deficiente e

apagar entre 2 a 8 horas após o acendimento, economizando energia durante o período que

permanecer desligada a iluminação.

Construído com materiais nobres e de alta precisão, esse relé opera com circuito

fotoeletrônico de acionamento da carga com elemento fotosenssível a base de CDs de alta

qualidade associado a um “circuito de clock” com precisão de 0,05 para desligamento.

Sua alta confiabilidade deve-se aos componentes dimensionados para suportar até 10.000 ciclos de

operação sem alterações das características originais de funcionamento.

Incorporam circuitos de proteção contra picos transientes e sobrecorrente que protegem os

seus próprios componentes e todo o circuito de iluminação. Podem ser substituídos em locais onde

existem relés fotoelétricos comuns, desligando parte dos circuitos durante o período de menor

movimento, gerando substancial economia de energia em seus sistemas de iluminação.

5.8. SISTEMA DE CONTROLE DE ILUMINAÇÃO PÚBLICA VIA TELECOMANDO

O sistema de controle de iluminação pública via telecomando, permite controlar lâmpadas de

forma individual, em grupo ou por setor. A comunicação entre a central de operação e os

dispositivos é controlada via software, instalado em um microcomputador que se comunica com a

central de operações dos sistemas de telecomando. Assim, com apenas alguns comandos, é

possível ligar, desligar e reduzir a potência. O acionamento da lâmpada, bem como o ajuste de

redução de potência, é executado por meio de microprocessadores de alta confiabilidade, podendo

ser “on line” ou “pré-programado”, gerando relatórios de consumo individual ou por grupo,

permitindo a visualização das lâmpadas em painél sinóptico, conforme mapa do local onde o

sistema está instalado.

Proporcionando:

ECONOMIA: REDUZ O CONSUMO EM ATÉ 40% E AUMENTA A VIDA ÚTIL DAS LÂMPADAS

FLEXIBILIDADE: PERMITE O CONTROLE TOTAL E INDIVIDUAL DAS LÂMPADAS CONFORME AS REAIS NECESSIDADES

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FÁCEL INSTALAÇÃO: SUBTITUI DIRETAMENTE O REATOR CONVENCIONAL

SISTEMA DE ACIONAMENTO REMONTO: POSSIBILITA A UTILIZAÇÃO DE DIFERENTES MEIOS DE COMUTAÇÃO. SISTEMA SECUNDÁRIO DE ACIONAMENTO, VIA FOTOCÉLULA, OBEDECENDO CURVA PRÉ-PROGRAMADA.

Características :

REATOR COM CONTROLE ELETRÔNICO REMOTO E LOCAL

• Tipo de lâmpada : Vapor de Sódio 250 W e 400 W, Vapor de Mercúrio 250 W e 400 W

• Fator de potência na entrada do reator : > 0,92

• Controle remoto telecomandado

• Controle local via fotocélula

• Atuação da fotocélula temporizada:3s

• Faixa de operação ambiente : -10.º C a + 60 .º C

• Nível de harmônicas dentro da norma CISPR a

• Tensão de alimentação : 220 V / 60 Hz

5.9. ECONOMIZADOR DE ENERGIA

O economizador de energia foi desenvolvido especialmente para solucionar problemas

de consumo e demanda de energia elevados em

sistemas de iluminação pública. A operação do

economizador de energia está baseada na

redução da potência fornecida à lâmpada

durante intervalos de tempo pré-programados,

como por exemplo no horário de ponta e na

madrugada, possibilitando assim um melhor gerenciamento dos recursos energéticos, sem

prejuízo aos usuários.

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Proporcionando

ECONOMIA : NA UTILIZAÇÃO DESTA CURVA EXISTE UMA REDUÇÃO DE 21,25% NA DEMANDA E NO CONSUMO DE ENERGIA

FLEXIBILIDADE : POSSIBILIDADE DE ALTERAÇÃO DA PROGRAMAMÇÃO DE HORÁRIOS E LIMITES DE REDUÇÃO DA POTÊNCIA, PROPORCIONANDO UMA OPERAÇÃO DE FORMA ESCALONADA.

RÁPIDA IMPLANTAÇÃO : A INSTALAÇÃO É REALIZADA PELA SIMPLES SUBSTITUIÇÃO DOS RELÉS FOTOELÉTRICOS CONVENCIONAIS.

RETORNO DO INVESTIMENTO : 1 ANO PARA LÂMPADAS DE 400W E 2 ANOS PARA AS DE 250 W. ATRAVÉS DE REDUÇÃO DA ENERGIA CONSUMIDA.

Características :

ALIMENTAÇÃO 220 V / 60 HZ

CORPO RESISTENTE À RADIAÇÃO ULTRAVIOLETA

• Tomada de encaixe padrão ABNT/ NEMA

• Aplicações recomendadas : lâmpadas de 250 W a 400 W

• Redução de consumo de até 30 % dependendo da curva de operação

• Possibilidade de alteração de programação

• Características operacionais do relé fotoeletrônico conforme norma ABNT NBR-5123

• Comutação por relé de corrente contínua sem vibrações ou ruídos

5.10. RELÉ FOTOELETRÔNICO DUPLO

O relé fotoeletrônico duplo possui um circuito de controle totalmente eletrônico, comandado

por dois elementos fotossensores de elevada sensibilidade, que fucionam de forma independente.

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Assim, aquele que detecta a maior intensidade de luz assume, automaticamente, o controle do

sistema, minimizando a influência do obstáculos e otimizando o ajuste de sensibilidade. Isso quer

dizer que enquanto houver um raio de sol vindo de qualquer direção, a luz estará apagada.

LÂMPADA ACESA SÓ À NOITE.

FUNCIONA INDEPENDENTE DA POSIÇÃO INSTALADA: É CONTROLADA POR DOIS FOTOSSENSORES INTELIGENTES. AQUELE QUE RECEBE A MAIOR INTENSIDADE LUMINOSA ASSUME O CONTROLE DO SISTEMA, REDUZINDO O CICLO DE OPERAÇÃO DAS LÂMPADAS.

Proporcionando 1. Não desperdiça energia : A lâmpada não acende durante o período de lusco-fusco (

amanhecer e anoitecer)

2. Lâmpadas sempre apagadas durante o dia

3. Baixo consumo de energia : o relé fotoeletrônico duplo apresenta um consumo interno

de energia cerca de 75 % inferior aos convencionais

4. Em caso de falha do relé, as luzes permanecem apagadas, evitam o desperdício de

energia

5. Vida útil mais longa, proporcionando menores custos de manutenção.

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Características

ALIMENTAÇÃO : 220 V / 60 HZ OU 127 V / 60 HZ

CONTATO TIPO NA

• Corpo em ABS alto impacto resistente à radiação ultravioleta

• Tomada de encaixe padrão ABNT/NEMA

• Peso de 118 gramas

• Baixo consumo próprio : 0,4 Wh/h em média

• Lâmpadas aplicáveis : todos os tipos até 1000 W de potência

• Características operacionais do relé fotoeletrônico duplo conforme norma ABNT NBR-

5123

• Contatos com alta capacidade de comutação ( 1000 W, 1800 VA )

COMUTAÇÃO POR RELÉ DE CORRENTE CONTÍNUA SEM VIBRAÇÕES OU RUÍDOS, COM CAPACIDADE SUPERIOR A 5000 OPERAÇÕES SOBCARGA

• Proteção contra surtos de tensão e corrente.

6. LUMINÁRIAS

A lâmpada deve permanecer totalmente dentro da luminária. E por sua vez, a luminária tem

que estar totalmente na posição horizontal para não deixar escapar luz.

As lâmpadas usadas nas ruas são de 500 Watts. Com a luminária correta, essas lâmpadas

passariam a ser de 200 ou 300 Watts, diminuindo, obviamente, o consumo.

As concessionárias de energia alegam que o custo dessas luminárias é maior. Não é verdade, pois

custam o mesmo preço ou mais baratas. Só que as licitações não especificam os tipos adequados,

sendo o material atualmente usado modelo 1920, ou seja, obsoleto e defasado. A luminária correta

é a qual a lâmpada não aparece, mas o caminho é muito mais iluminado do que as ruas com

luminárias tradicionais. Isso não é por causa da potência das lâmpadas, mas sim da qualidade das

luminárias. Luminárias de boa qualidade também podem ser vistos nos restaurantes MC Donald's

e Shoppings Centers.

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As luminárias erradas dão a falsa sensação de que estão clareando, por exemplo: se você

mora em uma rua escura apesar de haver lâmpadas, isso não é por falta de mais postes ou pouca

potência das lâmpadas. A causa de ruas escuras é o fato das luminárias não serem apropriadas.

6.1. TIPOS DE LUMINÁRIAS

6.1.1. LUMINÁRIA MG RODIO

Luminária construída com o mesmo bloco óptico da "Ródio", mas totalmente em alumínio.

Disponível igualmente em três versões quanto ao seu acabamento, adapta-se à utilização em

ambientes rurais ou urbanos. É uma alternativa à luminária "Ródio" para ambientes mais

agressivos aos polímeros. Em opção esta luminária pode ser fornecida aberta (sem difusor) para

aplicação em ambientes rurais. Bloco de acessórios fabricado com base e capôt em chapa de

alumínio estampada. Reflector em alumínio de elevada pureza abrilhantado e anodizado. Três

acabamentos disponíveis: 1. Bloco de acessórios em preto mate e reflector à cor anodizado natural;

2. Bloco de acessórios e reflector na cor cinza; 3. Bloco de acessórios e reflector em preto mate.

Difusor fabricado em policarbonato injectado, de elevada transparência e protegido contra a acção

dos raios UV. Sob consulta, a luminária pode ser fornecida com base para relé fotoeléctrico. Índice

de Protecção: IP 65

- Bloco óptico IP 43 - Compartimento eléctrico Indice de Protecção Mecânica: IK10 -

Difusor em policarbonato Classe I de Protecção contra choques eléctricos.

6.1.2. LUMINÁRIA SPH

Luminária com bloco óptico e bloco do compartimento eléctrico distintos, destinada a

lâmpadas com suporte E27. O Bloco óptico com boa distribuição fotométrica está disponível em

três versões: SPH - Aberto (sem difusor); SPH.A - Fechado com difusor em acrílico (PMMA);

SPH.P - Fechado com difusor em policarbonato (PC). Aplicação em redes aéreas de electrificação

rural ou em zonas semi-urbanas. Base e capôt do bloco do compartimento eléctrico fabricados em

alumínio meio duro, estampado e lacado exteriormente a preto mate. Reflector em alumínio de

elevada pureza, abrilhantado e anodizado. Nas versões fechadas os difusores são fabricados em

policarbonato ou acrílico termoformado, ambos de elevada transparência, protegidos contra a

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acção dos raios UV. Os difusores são estriados lateralmente com efeito anti-encadeamento. Nota:

Pode ser fornecida, sob consulta, com pintura total (incluindo reflector) em preto mate ou cinza.

Índice de Protecção: IP 23 - Bloco óptico sem difusor IP 54 - Bloco óptico com difusor IP ?? -

Compartimento eléctrico Índice de Protecção Mecânica: IK10 - Difusor em policarbonato IK06 -

Difusor em acrílico Classe I de Protecção contra choques eléctricos.

6.1.3. LUMINÁRIA SPO

Luminária de construção robusta para utilização em ambientes urbanos, semi-urbanos ou

rurais, nas vias de comunicação. Disponíveis em duas versões: SPO 125 - Para lâmpadas até 100W

VSAP ou 125W VM; SPO 250 - Para lâmpadas até 250W VSAP ou VM. Aro em alumínio

esmaltado a branco. Capôt termoformado em PVC cinzento. Fechos em aço inox com efeito de

mola. Reflector em alumínio de elevada pureza abrilhantado e anodizado. Difusor termoformado

com estrias laterais com efeito anti-encadeamento, disponível em: - Acrílico (PMMA) - SPO

125.A e SPO 250.A; - Policarbonato - SPO 125.P e SPO 250.P. Índice de Protecção: IP 54 - Bloco

óptico IP 43 - Compartimento eléctrico Índice de Protecção Mecânica: IK10 - Difusor em

policarbonato IK06 - Difusor em acrílico Classe I de Protecção contra choques eléctricos.

6.1.4. LUMINÁRIA F2000

Luminária concebida com um bloco óptico estanque - IP66, sem necessidade de manutenção e

sem poluição luminosa devido à utilização de difusor plano. É uma luminária robusta, desenhada

para um bom enquadramento urbano e concebida com uma eficiente distribuição luminosa

adequada tanto à iluminação de vias, como de grandes áreas. Base e capôt da luminária fabricados

em poliamida reforçado com fibra de vidro, injectado e estabilizado aos raios UV. Em opção, a

luminária pode ser fornecida com base, ou base e capôt em alumínio injectado: - Só base em

alumínio: F2000A - Base e capôt em alumínio: F2000AA Bloco óptico selado contituído por:

Difusor em vidro plano temperado (em opção pode ser fornecida com difusor saliente de forma

curva em policarbonato) de elevada transparência. Reflector em alumínio de elevada pureza

abrilhantado e anodizado; Base do bloco óptico em alumínio pintado a preto mate; Dispositivo de

fixação e regulação de suporte de lâmpada em Valox permitindo 5 posições de tiragem e 4

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posições de regulação da lâmpada. Índice de Protecção: IP 66 - Bloco óptico IP 65 -

Compartimento eléctrico Índice de Protecção Mecânica: IK10 - Difusor em policarbonato IK08 -

Difusor vidro temperado Classe I de Protecção contra choques eléctricos.

6.1.5. LUMINÁRIA OVNILIGHT

Com um design exclusivo esta luminária enquadra-se perfeitamente em ambientes urbanos

para iluminação de vias, grandes áreas ou zonas ajardinadas com uma agradável presença.

Fornecida com bloco óptico estanque - IP 66, sem necessidade de manutenção, detém uma

excelente distribuição fotométrica para potências disponíveis desde os 70W aos 250W. Corpo de

montagem em alumínio injectado. Base do bloco óptico e capôt em alumínio repuxado.

Acabamento a preto. Difusor em policarbonato termoformado, de elevada transparência e

estabilizado aos raios UV. Índice de Protecção: IP 66 - Bloco óptico IP 44 - Compartimento

eléctrico Índice de Protecção Mecânica: IK10 - Difusor em policarbonato Classe I de Protecção

contra choques eléctricos.

7. RECOMENDAÇÕES PARA ILUMINAÇÃO PÚBLICA

Diversos fatores influem igualmente no resultado final da iluminação pública, como tipo de

lâmpada e luminária, tipo de equipamento auxiliar, tipo de poste e localização dos cabos de

alimentação etc. A importância de cada fator depende das circunstâncias de cada local. Inexiste

portanto, regras gerais, mas é possível uma orientação de tendências gerais com respeito ao modo

que o custo e o consumo de energia é influenciado.

8. CRITÉRIO DE QUALIDADE E CLASSES DE ILUMINAÇÃO

8.1. CRITÉRIO DE QUALIDADE PARA ILUMINAÇÃO DE VIAS.

A abordagem geralmente mais utilizada na seleção de critério de qualidade na iluminação de

vias para o trânsito motorizado‚ baseada no conceito de luminância. Apesar deste conceito ter sido

usado formalmente por alguns países, a experiência mostrou não ser um critério satisfatório. Na

aplicação do conceito de luminância o objetivo ‚ fornecer uma superfície brilhante da via contra a

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qual objetos são vistos em silhueta. O conceito, portanto, usa como critério de qualidade, nível e

uniformidade de luminância da superfície da via bem como conntrole do ofuscamento.

No entanto, muitos objetos na via são de alta reflexão e assim eles não são vistos em

silhueta mas por luz diretamente refletida. Além do mais, em condições de congestionamento de

trânsito, muito da visão da superfície da via pode ser obstruido por veículos e então torna-se

impossível obter um fundo para os objetos serem visualizados.

Entretanto, a abordagem de fornecer um bom nível e uniformidade de luminância da via

com controle de ofuscamento tem sido amplamente adotada em recomendações nacionais e

internacionais.

A experiência adquirida usando estes critérios por várias décadas inndica que eles fornecem

uma base satisfatória para o projeto de iluminação de vias. Apesar dos valores prescritos de

critério terem sido originalmente concluídos como um resultado de trabalho experimental, eles

foram aperfeiçoados pela experiência ao longo do tempo.

8.2. ESCOLHA DE CLASSE DE ILUMINAÇÃO

As recomendações de iluminação são selecionadas de acordo com a função da via, densidade,

complexidade e separação do trânsito, e a existência de facilidades para o controle do trânsito,

assim como os sem foros. Quando uma seleção é feita, todos os usuários da via, incluindo

motoristas, motociclistas, ciclistas e pedestres, devem ser considerados.

8.3. VARIAÇÃO TEMPORAL DA CLASSE DE ILUMINAÇÃO DE ACORDO

COM A DENSIDADE DO TRÂNSITO.

Onde a classe de iluminação de uma via é variada para acordar com mudanças da

densidade do trânsito durante a noite para conservar energia (por exemplo, a classe de iluminação ‚

baixada após as horas de pico), as mudanças devem ser tais que elas atendam todas as exigências

da classe de iluminação apropriada mais elevada ou mais baixa (isto é, se a luminância média da

superfície da via for reduzida àquela de uma classe mais baixa, o critério de uniformidade e

ofuscamento da classe ser realizado).

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8.4. EXIGÊNCIAS PARA TRÂNSITO MOTORIZADO.

CONCEITO DA LUMINÂNCIA

Os critérios de controle são:

• luminância e uniformidade de via.

• iluminação das circunvizinhanças da via.

• limitação do ofuscamento, tanto desabilitador como desconfortável.

• orientação visual direta.

8.5. RECOMENDAÇÕES PARA ORIENTAÇÃO VISUAL DIRETA

Nenhum método de quantificar a orientação visual direta foi idealizado, mas existem certas

considerações práticas que podem ajudar. Algumas vezes o padrão de luz direta das luminárias de

iluminação de vias pode ser enganosa.

Isto pode ser evitado na fase de projeto, considerando o padrão em perspectiva, isto é,

como o alinhamento e arranjos das luminárias aparecem para o usuário da via.

Orientação visual direta pode ser aprimorada com mudança de uma fonte de luz de cor

diferente nas junções, nos arredores, etc. A mudança deve ser consistente numa área e intencional.

8.6. ILUMINAÇãO DE ÁREAS DE CONFLITO

Áreas de conflito ocorrem sempre quando os fluxos de veículos se cruzam ou esbarram em

áreas frequentadas por pedestres, ciclistas ou outros usuários da via ou quando a via existente ‚

conectada à uma extensão com geometria abaixo do padrão, assim como um número reduzido de

pistas ou pistas com larguras reduzidas. A existência das mesmas resulta num aumento potencial

de colisões entre veículos e pedestres, ciclistas e outros usuários da via, ou entre veículos e objetos

fixos.

A iluminação deve revelar a existência da área de conflito, a posição das calçadas e

marcações da via, a presença de pedestres ou outros usuários da via e obstruções, e o movimento

de veículos na vizinhança da área de conflito. Onde nenhuma iluminação é fornecida de outra

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maneira numa via conduzindo-a ou deixando a área de conflito e, deve ser instalada para uma

extensão longa o suficiente para proporcionar cerca de 5 segundos de distância percorrida de carro

na velocidade de trânsito esperada.

Para áreas conflitantes, luminância é o critério de projeto recomendado. Entretanto, onde

distâncias para visibilidade são curtas e outros fatores evitam o uso do critério de luminância, a

iluminância pode ser usada numa parte da área de conflito, ou a área inteira se o critério de

luminância não pode ser aplicado ‘a área toda.

9. ILUMINAÇÃO DE VIAS PARA PEDESTRES

A tarefa visual e as necessidades do pedestre diferem daquelas do motorista em muitos

aspectos. A velocidade de movimento ‚ menor e os objetos que estão próximos aos pedestres são

mais importantes do que aqueles distantes. O padrão de supefície e a textura de objetos nas vias e

vielas (para pedestre) são importantes para o pedestre, mas menos importantes para o motorista,

para os quais predomina a visão da silhueta.

Estas diferenças indicam que o critério de iluminação que atende as necessidades dos

motoristas pode não atender as necessidades do pedestre e vice-versa.

Os benefícios da iluminação de boa qualidade em ruas residenciais são resumidas na CIE

92, 1992. Além de melhorar o nível geral de amenidade, a boa iluminação desencoraja crimes

contra pessoas e propriedades, torna a detenção do crime mais fácil e oferece maior sensação de

segurança à região.

A iluminação residencial é, portanto, frequentemente instalada ou melhorada como uma

medida contra a criminalidade e está assumindo uma importância crescente neste papel,

especialmente em áreas urbanas.

9.1. ACIDENTES NAS VIAS EM ÁREAS RESIDENCIAIS

CIE 93, 1992, indica que a provisão de iluminação nas vias e rotas arteriais a padrões

reconhecidos reduzirá o número e a severidade dos acidentes noite. Entretanto, há pouca

informação sobre a contribuição que a iluminação pode fazer para reduzir acidentes noturnos em

vias locais e residênciais.

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Acidentes envolvendo pedestres representam uma alta porcentagem de todos os acidentes

em vias, especialmente durante os períodos escuros e sombrios. Muitos deles ocorrem nas estações

de trem e nos pontos de ônibus. Entretanto, um

número substancial de acidentes ocorrem frequentemente no período do entardecer e noite em

áreas residenciais.

9.2. CRITÉRIO DE QUALIDADE

A iluminação de vias deve possibilitar pedestres a identificar obstáculos ou situações

perigosas em seus caminhos e estar atento aos movimentos de outros pedestres, amigavelmente ou

não, que podem estar nas proximidades. Para isto, a iluminação tanto na superfície horizontal

como vertical, bem como o controle de ofuscamento são importantes.

9.3. ILUMINAÇÃO DE SUPERFÍCIES HORIZONTAIS

Para assegurar que o pedestre possa se mover sobre a superfície das vias e trilhas em

segurança, a iluminância horizontal (E), deve ser adequada. É medida no nível do chão em termos

de média e valores mínimos, e aplicada na totalidade da superfície usada, que geralmente

compromete as calçadas, trilhas e a superfície da via.

9.4. CONTROLE DO OFUSCAMENTO

O controle do ofuscamento desconfortável e desabilitador não é tão crítico para o pedestre

como para o motorista, porque a velocidade de movimento é muito mais baixa, permitindo um

tempo muito maior de reação.

Nenhum método de quantificar o ofuscamento tem sido internacionalmente convencionado, mas

um número de métodos estão atualmente em uso numa base nacional. Outros aspectos de

iluminação necessitam ser considerados, como a luz acima da horizontal deve ser minimizada

porque é desperdício, e pode se tornar incômoda brilhando através das janelas dos quartos, e

contribui para o brilho céu.

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9.5. ESCOLHA DA FONTE DE LUZ

Fontes de luz mononocromáticas devem ser evitadas para áreas com atividades

predominantemente de pedestres ou áreas onde o risco de criminalidade é alto.

9.6. NÍVEIS DE ILUMINAÇÃO PARA TRÂNSITO DE PEDESTRES

Existem sete classes de iluminação, P1 a P7, que são enumeradas na tabela a seguir. P1 é

usado para áreas de prestígio onde um nível alto de iluminação é requerido para produzir uma

ambiência atraente. As seis classes restantes são classificadas de acordo com o uso dos pedestres, e

a necessidade de preservar o caráter do ambiente. Classes P5, P6 e P7 devem ser usadas somente

onde o risco de crime é insignificante. Onde o risco provável de crime é alto, consideração que

deve ser dada na escolha da classe que está um grau ou, em casos mais sérios, dois graus mais

altos do que a classe que seria escolhida na ausência do risco de crime (ex.: P4 ou P3 ao invés de

P5). Estas recomendações também se aplicam àquelas vias que são utilizadas por ciclistas e outros

trânsitos não motorizados.

Descrição da Via Classe de Iluminação

Vias de alto prestígio P1

Uso noturno intenso por pedestres ou ciclistas P2

Uso noturno moderado por pedestres ou ciclistas P3

Uso noturno menor por pedestres ou ciclistas unicamente associado

com propriedades adjacentes

P4

Uso noturno menor por pedestres ou ciclistas unicamente associado

com propriedades adjacentes. Importante preservar a via ou caráter

arquitetônico do ambiente.

P5

Uso noturno muito menor por pedestres ou ciclistas unicamente

associado com propriedades adjacentes. Importante preservar a via

ou caráter arquitetônico do ambiente.

P6

Vias onde somente orientação visual fornecida pela luz direta da

luminária é necessária

P7

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Na tabela a seguir estão apresentadas as exigências associadas, que para as classes P1 a P6

se aplicam na totalidade da superfície usada, isto é, a trilha (para pedestre), se presente, assim

como a superfície da via. Para a classe P7 é ‚ essencial que as partes brilhantes da luminária sejam

visíveis na localização da luminária seguinte mais próxima, e preferivelmente além dela, para

fornecer efetiva orientação visual.

CLASSE DE ILUMINAÇÃO

ILUMINAÇÃO

Na totalidade da Mantida

HORIZONTAL ( lx )

superfície usada

Média Mínimo

P1 20 7.5

P2 10 3

P3 7.5 1.5

P4 5 1

P5 3 0.6

P6 1.5 0.2

P7 Não aplicável Não aplicável

10. EFICIENTIZAÇÃO DE SISTEMAS DE ILUMINAÇÃO PÚBLICA

A preocupação com a diminuição do consumo de energia elétrica, redução de custos

do sistema e com a preservação do meio ambiente mundial neste final de século tem motivado

a realização de importantes fóruns de debate, ratificação de acordos internacionais,

desenvolvimento de programas e legislação específica voltada para temas tais com o uso

racional dos recursos naturais e o crescimento sustentado, entre outros. Seguindo essas

tendências mundiais, os programas de eficientização de sistemas de iluminação pública (ESIP)

têm se firmado como relevante contribuição para as ações de conservação de energia e de

combate ao desperdício, haja vista inserirem soluções relacionadas às chamadas tecnologias

apropriadas para a preservação do meio ambiente e de redução dos impactos sócio-econômico

da geração e utilização da energia. A título ilustrativo podem ser lembradas as questões

relacionadas aos riscos da energia nuclear, à poluição das termoelétricas e às perdas de terras

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causadas pelas inundações dos reservatórios das hidrelétricas. A eficientização dos sistemas

de iluminação pública, propiciando a redução do consumo de eletricidade e do custo do

sistema, pode significar um importante passo para melhor utilização dos recursos naturais e de

capital do País. Para as Prefeituras tal redução, propiciando uma diminuição nos dispêndios

com energia elétrica, associada a um rápido retorno dos investimentos necessários, permite,

em especial, um aumento na capacidade de investimentos no âmbito municipal.

Dentre as ações governamentais na área em questão, pode ser destacado o Programa Nacional

de Conservação de Energia – PROCEL, atualmente conhecido como de Combate ao

Desperdício.

Nas diretrizes de tal programa, mereceu destaque a inclusão da iluminação pública (IP)

em razão da capacidade de satisfazer às seguintes prioridades:

atuar num mercado que representa cerca de 5% do total do consumo e 7% da demanda

nacional; atender as áreas críticas em termos de fornecimento de energia elétrica; ter a melhor

relação custo/benefício; permitir ganhos adicionais em termos de desenvolvimento

tecnológico ou de incorporação de novas tecnologias ao acervo científico e tecnológico do

País; ter aplicação imediata e envolver o maior número de segmentos beneficiários em sua

operacionalização.

Além das razões acima citadas, para se adequar os sistemas de IP houve desde 1986,

uma forte atuação do PROCEL, que promoveu uma parceria com as Concessionárias de

energia no sentido de se eficientizar os sistemas de IP.

No período compreendido entre 1987 e 1996 por exemplo, 146.000 lâmpadas

incandescentes e mistas foram substituídas por lâmpadas de vapor de mercúrio nas potências

de 80 e 125 W somente no Paraná, retirando cerca de 16.000 kW do horário de ponta (a um

custo aproximado de R$ 400,00/kW) e com uma energia acumulada conservada de 373.000

MWh. Entretanto, a partir de 1995, novos conceitos foram introduzidos e a tendência passou a

ser a de utilizar equipamentos auxiliares mais eficientes e lâmpadas a vapor de sódio,

exigindo maiores investimentos iniciais, porém com resultados muito mais importantes para o

Programa.

Em nível nacional estão aprovados pela ELETROBRÁS em diversas cidades do País,

programas de eficientização da Iluminação Pública (IP), compreendendo a substituição de

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aproximadamente 700.000 pontos de IP, por lâmpadas de vapor de sódio e equipamentos

auxiliares mais eficientes.

Considerando a tendência no aumento das demandas das Prefeituras por soluções

tecnológicas inovadoras, é que se insere a proposta para execução da ESIP, contemplando a

substituição de lâmpadas, e a utilização de tecnologia e equipamentos auxiliares tais como

reatores, relês e economizadores.

Os serviços de ESIP podem abranger várias etapas de atividade, incluindo:

Diagnóstico preliminar, compreendendo o levantamento da situação atual do sistema

existente; elaboração de plano diretor, compreendendo a definição das diretrizes técnicas, de

segurança e econômicas para a situação desejada; caracterização das alternativas técnicas e da

disponibilidade de recursos; avaliação técnico-econômica das alternativas; projeto básico de

eficientização; projeto detalhado de eficientização com as especificações técnicas, contratação

de serviços para implantação e aquisição de componentes; testes de fornecimento e

recebimento; comissionamento e aceitação final. Como exemplo de fornecimento desses

serviços, em 1998 o LAC está implantando um sistema de eficientização energética de

iluminação pública, compreendendo um total de 21.500 pontos de iluminação, para a

Companhia Estadual de Energia Elétrica – CEEE. Numa iniciativa nacional pioneira, a

concessionária gaúcha, que vai atender com o programa mais de duas dezenas de cidades do

Rio Grande do Sul.

10.1MELHORANDO O DESEMPENHO FOTOMÉTRICO

Uma forma de reduzir o custo de um sistema de iluminação, é melhorar o desempenho

fotométrico do sistema de iluminação, o qual, está ligado diretamente a uma boa distribuição

da luz, ou seja, ao controle da intensidade máxima, média e mínima. Com este conceito

conseguimos o controle do fluxo por meio de refletores dos tipos parabólicos cutoff,

semicutoff, etc. O iluminamento médio horizontal define-se pela fórmula abaixo:

EH=(OLxFuxFc)/(lxd)

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Onde:

EH=Iluminamento médio horizontal da area em estudo

OL=Fluxo Luminoso emitido pela lâmpada

Fu=Fator de utilização da luminária

Fc=Fator de conservação

l=Largura da rua

d=Espaçamento entre luminárias (longitudinal)

A relação entre o fluxo que atinge a superfície e o fluxo total emitido pela lâmpada define-

se como fator de utilização da luminária.

Os fatores de conservação recomendados variam de 0,87 à 0,80 para luminárias herméticas;

0,80 à 0,70 para luminárias com ventilação e de 0,75 à 0,65 para luminárias abertas.

A seguir uma recomendação entre a altura do poste e o fluxo do luminoso:

Fluxo Luminoso(lm) Altura do Poste (m)

3.500 à 9.500 6,5 à 7,5

9.500 à 19.000 7,5 à 9,0

> 19.000 >= 9,0

10.2. SUBSTITUINDO LÂMPADAS DE MERCÚRIO DE 125W POR LÂMPADA

DE SÓDIO DE 70W

Quando nos deparamos com o alto custo de energia elétrica, e grandes esforços para

conservação de energia em todos os níveis, cumpre a nós técnicos do setor, apresentar

alternativas que conduzam à economia racional e tecnicamente eficiente. Já que a contribuição

da ILUMINAÇÃO PÚBLICA na conservação de energia é significativa façamos então uma

análise de uma alternativa que há muito vem sendo discutida - o uso da lâmpada de sódio em

contraste com a de vapor de mercúrio, mais especificamente entre a lâmpada vapor de sódio

ovóide de 70W (VSO-70) e a vapor de mercúrio de 125W (VMC-125). Fabricantes como a

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PHILIPS e algumas concessionárias onde já se utiliza a lâmpada de sódio manifestam que

ambas as lâmpadas possuem a mesma vida média. Outros fabricantes mencionam uma vida

útil de 16000 horas para VSO-70 e 14000 para VMC-125. A depreciação do fluxo luminoso

da lâmpada de sódio é menor, tanto que ao final de 14000 horas seu fluxo luminoso é cerca de

60% maior que a lâmpada de mercúrio. Fato consumado é que a eficiência média da lâmpada

de sódio é bem maior que a de mercúrio, cerca de 85,7lm/W para VSO-70 e 48lm/W para

VMC-125, tendo ambas o mesmo fluxo luminoso nominal de 6000lm.

Note que a lâmpada de Sódio 70W consome menos energia que a lâmpada de Mercúrio 125W

(por ter menor potência), mas o nível de Iluminância é igual.

Quanto a desvantagens temos a considerar a cor amarela e espectros luminosos que dificultam

a definição de cores. Conseqüentemente pode haver uma impressão inicial negativa por parte

da população. Porém essa mesma cor é na qual o olho humano tem melhor acuidade visual,

favorecendo a segurança. Além disso, para instalação externa a dificuldade de identificação de

cores não é um problema tenha a necessidade de ser levado em conta ou considerado.

Outra desvantagem seria o fato de exigir ignitor para a partida da lâmpada de sódio, pois torna

o conjunto mais vulnerável a problemas, pois é um ponto a mais para defeitos. Por outro lado,

a lâmpada de Sódio emite bem menos radiação ultravioleta que a de mercúrio, com isso tem-

se um benefício social à medida que se diminui a atração de insetos e por que não, que

prejudica menos nossa pele.

Com vantagens e desvantagens existentes entre ambas, o ponto fundamental reside no

consumo de Energia Elétrica. Será que seria uma boa opção a lâmpada de sódio ao invés a de

mercúrio apesar do custo da lâmpada de sódio ser mais alto?(mais equipamentos).

Apresentaremos a seguir um resumo comparativo entre ambas. Deve-se atentar que o grande

dilema realmente recai no fato de que o custo inicial e de manutenção do conjunto sódio

(lâmpada + equipamentos auxiliares) é bem maior que o conjunto de mercúrio o que poderia

comprometer sua utilização mesmo consumindo menos energia (cerca de 39,6% a menos).

VSO 70 (70 + 14 (perdas no reator) = 84W

VSO 125 (125 + 14 (perdas no reator) = 139W

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TABELA COMPARATIVA ENTRE VSO 70W E VMC 125W

Quesitos Lâmpada de

Sódio (70W)

Lâmpada de

Mercúrio(125W)

1 - Custo inicial e substituição Alto baixo

2 - Vida útil média 16000 h 16000 h

3 - Depreciação de fluxo

luminoso menor maior

4 - Fluxo luminoso inicial

nominal 6000 lm 6000 lm

5 - Reprodução de cor cor amarelada e espectro luminoso

que dificulta a identificação de cores

Problema não

preocupante

6 - Ignitor utiliza ignitor (ponto a mais p/ defeito não utiliza ignitor

7 - Radio-interferência com a lâmpada queimada Ignitor

continua funcionando, emitindo

pulsações que causam radio-

interferência

não utiliza ignitor

8 - Radiação ultravioleta não atrai insetos atrai insetos

9 - Perdas no reator 14 W 14 W

10 - Vida Útil Média do Reator 6,5 anos 8,4 anos

11 - Consumo mensal (*) 30, 24 Kwh (*) 50,04 kWh

Página - 79 -

Foi realizado um estudo técnico-econômico, considerando: preço do reator, preço da

lâmpada, custo kWh, vida útil Média das lâmpadas, vida útil média dos reatores, custo inicial

total (lâmp. + reatores) e taxa de desconto de 10% aa. Chegou-se a uma conclusão final:

"Com o atual valor da tarifa de energia elétrica, realmente é indicado a utilização do

conjunto de Sódio (70W) apesar do custo mais alto de instalação (materiais) e substituição. O

conjunto de Sódio (70W) fica cerca de 9% mais barato que o conjunto de Mercúrio (125W) e

o fator mais significativo no custo é valor de energia elétrica".

10.3. REDUZINDO CUSTOS NA ILUMINAÇÃO PÚBLICA COM O USO DE

EMENDAS TERMOCONTRÁTEIS

A necessidade de maior confiabilidade nos sistemas de fornecimento de energia

elétrica para iluminação pública exigiu o desenvolvimento de emendas que garantissem além

de superior performance elétrica, uma forma de evitar prejuízos provocados por vandalismo.

O objetivo deste artigo é apresentar a aplicação de emendas retas e de derivação

termocontráteis para cabos de baixa tensão, que permitem solucionar a crescente necessidade

de alta confiabilidade nos sistemas de iluminação pública.

A alimentação dos postes de iluminação pública tem sido realizada tradicionalmente comum

circuito paralelo de dois cabos instalados dentro de dutos e, com a utilização de caixas de

concreto nas emendas.

Estes cabos acompanham toda a extensão do circuito (posteação) .

Devido a extensão desses circuitos existe via de regra a necessidade de interligação de várias

bobinas de cabo através de emendas. Devido a práticas decorrentes de várias décadas,

historicamente emendas à base de fitas colocadas no interior de caixas de inspeção foram

utilizadas para esta aplicação.

A alimentação das luminárias em cada poste, a partir do circuito principal, da mesma forma

tem sido realizada desde há muito tempo, através da mesma tecnologia de emendas enfitadas

de derivação.

Como veremos a seguir, a utilização de emendas termocontráteis propiciam soluções mais

simples e confiáveis nestas aplicações.

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10.4. SISTEMA DE EMENDAS TERMOCONTRÁTEIS RETAS No que tange a interligação de cabos no circuito principal , a utilização da emenda

termocontrátil reta permite a execução de uma emenda de cabo numa fração de tempo da

emenda enfitada. A seqüência de montagem de uma emenda reta pode ser observada na figura

a seguir.

O tubo termocontrátil preto, em polietileno reticulado, com adesivo de alto ponto de

fusão, co-extrudado garante os principais requisitos para este tipo de aplicação: estanqueidade,

garantida pela utilização de adesivos que veda todo o conjunto não permitindo penetração de

água ou umidade: resistência à abrasão, erosão e impacto mecânico, agentes químicos e raios

ultra violeta: isolação elétrica: a espessura final do tubo termocotrátil garante uma

suportabilidade de 15.000 volts/mm assegurando a emenda sob o ponto de vista elétrico.

O tubo termocontrátil preto, foi formulado de modo a possuir propriedades iguais ou

superiores às da capa do cabo, sendo extremamente resistente a qualquer tipo de solicitação.

Face a estas características as emendas podem ser executadas em sistemas subterrâneos ou

aéreos, diretamente enterrados em dutos.

Nas aplicações de circuitos diretamente enterrados a utilização de emendas termocontráteis

retas dispensam o uso de caixas de concreto de passagem (excetuando-se travessias)

reduzindo assim o custo total da instalação.

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Sistema de Emendas termocontráteis de derivação:

Nos sistemas de iluminação pública rodoviária esta emenda é mais utilizada sendo sua

quantidade definida como duas peças por poste.

A utilização de emenda termocontrátil de derivação permite neste caso suas vantagens

técnicas sensíveis: o não seccionamento do cabo tronco e, a dispensa de caixas de concreto

para alojamento das emendas.

Para que isto torne-se claro é necessária, inicialmente a analise da constituição da emenda

termocontrátil de derivação: manta termocontrátil em polietileno reticulado por irradiação

eletrônica com adesivo de alto ponto de fusão, laminado na face interna: canal de aço inox

para fechamento da manta: conector tipo”Split Bolt” utilizado para conexão da derivação ao

cabo tronco. Face às pontas cortantes deste tipo de conector é utilizada uma volta de fita de

tecido ao seu redor, eliminando os cantos vivos. E massa de vedação preta ”mastic” utilizado

para garantir a estanqueidade do conjunto , permitindo assim sua utilização em ambientes com

ou sem presença de umidade.

Conforme verificado, na seqüência de montagem da emenda na figura , a manta termocontrátil

é utilizada face ao não seccionamento do conjunto. A utilização do canal metálico de aço inox

confere a mesma uma resistência mecânica ainda maior. Pelas propriedades inerentes da

manta, similares às do tubo, esta apresenta excelente resistência à abrasão e erosão, bem como

suportabilidade a agentes químicos e raios ultra violeta.

Página - 82 -

Desta forma, as emendas termocontráteis de derivação permitem uma instalação para

sistemas subterrâneos ou aéreos, diretamente enterrados ou em canaletas bem como regiões de

alagamento constante tornando dispensável mais uma vez a utilização das caixas de concreto,

no pé do poste.

10.5. CONSIDERAÇÕES FINAIS

A utilização de emendas termocontráteis retas e de derivação permitem uma economia

substancial de tempo na instalação bem como dispensam a utilização de mão de obra

especializada para execução da montagem. Considerando-se estes dois pontos mais o aspecto

apresentado da não necessidade de utilização de caixas de concreto, o custo total da instalação

sera de forma significante com aplicação de uma nova tecnologia.

Outro aspecto interessante a ser considerado é o de que instalações diretamente enterradas

sem caixas de passagem dificultam sobremaneira a ação de vândalos sobre os cabos elétricos.

10.6. POLUIÇÃO LUMINOSA X CUSTO Você já notou como o céu das áreas urbanas é muito menos estrelado do que o céu das áreas

rurais? Você já perdeu totalmente a visibilidade da estrada, dirigindo à noite, quando o

motorista que vinha em sentido contrário acendeu o farol alto? É claro que sim. Todos nós já

vivenciamos, vez ou outra, algumas dessas situações. Esses fatos são causados pela utilização

incorreta da iluminação artificial noturna, que gera a menos conhecida de todas as formas de

agressão ao meio ambiente: a poluição luminosa.

A poluição luminosa pode ser definida como sendo qualquer efeito adverso causado ao meio

ambiente pela luz artificial excessiva ou mal direcionada.

Uma luz que vai para cima é conhecida por poluição luminosa. Ela vem causando cada vez

mais danos à ciência mais antiga de todas: a Astronomia. É muito fácil evitar o brilho que

ofusca nossa visão do céu. Um dos efeitos, que prejudica ou mesmo impossibilita totalmente o

trabalho dos astrônomos, é o fulgor do céu noturno, percebido principalmente sobre as

cidades, mas não se limitando a essas áreas, já que a interferência que algumas aglomerações

urbanas causam pode ser notada a centenas de quilômetros de distância. E não há quem não

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tenha percebido a diferença entre o aspecto do céu noturno urbano e o daquele que se pode ver

a partir de regiões afastadas, ainda primitivas, sem iluminação artificial.

A principal causa da poluição luminosa é o desperdício de luz. Portanto, reduzir os seus

efeitos negativos significa economizar luz, energia elétrica e muitos bilhões de dólares por ano

em todo o mundo. Não precisamos apagar a cidade, mas cuidar para que a iluminemos

corretamente, enviando luz apenas para as áreas que queremos enxergar.

Fazendo um levantamento da iluminação artificial noturna em nossas cidades, podemos

perceber facilmente o enorme desperdício de luz causado por luminárias que lançam grande

parte de sua luz para cima, paralelamente ao solo ou para além da área útil. São os postes da

iluminação das ruas, os das praças, em forma de globo esférico, os refletores das quadras de

esportes, estacionamentos, canteiros de obras, clubes, aeroportos etc. Se cada dispositivo de

iluminação fosse criado com o cuidado de aproveitar toda a luz gerada, dirigindo-a para baixo,

os níveis de poluição luminosa cairiam mais de 80%.

Talvez a maioria das pessoas não perceba isso, mas jogar luz para cima não aumenta a

segurança de ninguém nem melhora a visibilidade das nossas ruas. É apenas a mesma coisa

que queimar dinheiro, que em muitos casos é público.

O estado atual da iluminação pública é lamentável, principalmente depois que as lâmpadas de

mercúrio começaram a ser substituídas pelas de sódio, amarelas, em luminárias dispersivas,

aumentando muito o desperdício de luz. Sabemos que nos lugares onde o problema da

poluição luminosa foi tratado com a atenção que merece, as vias públicas ficaram mais

visíveis, o ofuscamento foi drasticamente reduzido e uma grande economia foi obtida.

O que é luz intrusa?

Iluminar uma área corretamente é tarefa que deveria ser deixada para os técnicos

especializados. O que se vê, na imensa maioria dos locais que recebem iluminação artificial

noturna, hoje em dia, é uma demonstração de total desconhecimento dos princípios mais

elementares da física, da matemática, da astronomia, da economia, da biologia e da ecologia.

Essa falta de atenção vem criando um problema urbano do qual poucos têm conhecimento: a

iluminação intrusa, que é uma das formas de poluição luminosa.

A luz é considerada intrusa quando ultrapassa os limites da área a ser iluminada. Ela penetra

através das janelas de nossas casas, atinge nossos olhos e nos ofusca em nossa propriedade,

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violando nossos direitos constitucionais. Ela nos causa incômodos como a insônia, nos tira a

visão das estrelas e provoca acidentes fatais nas rodovias.

Essa luz inútil e prejudicial é gerada por luminárias dispersivas de todos os tipos, utilizadas na

iluminação pública, nas quadras de esportes, nos jardins de vizinhos, nas fachadas de prédios,

na iluminação de cartazes etc. Algumas vezes causado pela instalação incorreta de boas

luminárias, esse fluxo de luz mal direcionado representa a perda de uma enorme quantidade

de energia, além de causar problemas ambientais.

A iluminação pública de baixa qualidade é mais difícil de ser eliminada. Os postes das ruas

costumam ter luminárias muito dispersivas, que enviam luz diretamente para dentro de nossas

propriedades. Nesse caso, fica muito difícil reclamar. Os técnicos responsáveis pela fabricação

e pela instalação das luminárias também não se mostram interessados em colaborar porque

sua preocupação é garantir a venda do produto. Enquanto as prefeituras das cidades

comprarem suas luminárias poluentes, eles vão continuar fabricando.

Falta de conhecimento, ao invés de resistência, é o maior problema no controle da poluição

luminosa. Além do mais, custa dinheiro poluir luminosamente! Ao contrário do que ocorre

com muitas outras formas de poluição, soluções simples estão disponíveis, e alem disso, todos

lucram com a aplicação soluções.

A maioria das pessoas não está ainda consciente do custo, desperdício e dano associados ao

excesso de luz.

O clarão do céu é considerado incorretamente como sendo indicativo de boa iluminação. A

poluição não envolve somente a própria luz, mas também a poluição associada à extração,

transporte e queima de carvão e óleo, que, em muitos países, produzem a energia para criar a

luz desperdiçada.

A educação do público, oficiais de governo, profissionais de iluminação e astrônomos, é a

maior verdade dos programas atuais. Esses esforços têm ajudado. A poluição luminosa, com

seu insulto à beleza do céu noturno, sua perturbação estética, sua irritação, seu desperdício de

energia, seu encargo financeiro sobre a sociedade, e sua iluminação ineficiente para a

segurança, é um tema ambiental importante.

Efeitos da Poluição Luminosa sobre o Meio Ambiente:

Alguns anos antes do início da instalação das lâmpadas a vapor de sódio em Uberlândia, a

emissão de luz para cima já se fazia notar pelo reflexo da luz das lâmpadas a vapor de

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mercúrio nas nuvens noturnas. Isto significa que o problema não está nas lâmpadas em si, mas

nos formatos das luminárias que as abrigam. Estas, em maioria, cumprem a sua função de

iluminar bem as nossas áreas públicas e particulares, mas, por descuido de projeto, emitem

uma parcela substancial de luz para cima e para muito além das áreas a serem iluminadas.

Essa luz que ultrapassa seus limites, além de inútil, causa diversos problemas ambientais.

É essa luz, emitida diretamente para cima, que não tem utilidade alguma. Pagamos por ela e a

jogamos fora, em direção ao espaço sideral e para dentro das casas das pessoas, causando

problemas ambientais sem necessidade.

Isto mostra que o problema da poluição luminosa é causado principalmente porque as pessoas

não sabem que ele existe. Elas também não têm consciência de que estão perdendo muito

dinheiro, incomodando outras pessoas, inviabilizando projetos de vida e interferindo

negativamente com o futuro científico do País.

As pessoas não percebem que o excesso de luz é prejudicial até mesmo para elas próprias. A

luz que atinge nossos olhos causa o fechamento de nossas pupilas. É esse ofuscamento que

nos atrapalha, reduzindo a visibilidade das áreas que precisamos enxergar.

A Noite sob Ameaça de Extinção:

O céu noturno, embora não pareça, tem muito em comum com os rios, as florestas e os bancos

de corais. Ele representa uma riqueza natural, de enorme importância para decifrarmos os

inumeráveis enigmas do Cosmo, mas está perigosamente ameaçado de extinção pelo

progresso. O principal perigo vem da poluição luminosa, ou seja, da luz das cidades.

Difundida na atmosfera, a luz criada pelo homem ofusca a luz dos astros mais fracos, a ponto

de já não haver praticamente nenhum lugar na Terra em que a noite seja completa.

Cada vez mais iluminado, o fundo do céu limita as observações possíveis aos astros mais

brilhantes; assim, cada vez mais, estreita-se o conjunto dos astros cujo brilho é

suficientemente alto para torná-los observáveis. A própria Via Láctea não pode mais ser

admirada na maioria das nossas cidades. Poucas de nossas crianças tiveram a oportunidade de

vê-la.

Em resumo, e embora de maneira contraditória, o mesmo progresso que constrói

equipamentos astronômicos mais poderosos destrói a possibilidade de se enxergar mais longe.

Página - 86 -

Soluções:

A solução principal é o uso de fontes de luz direcionadas, as quais canalizam toda a sua luz

para baixo da horizontal, de tal forma que a própria fonte de luz não seja diretamente visível

pelos lados. Uma vez que isso dirige a luz para onde ela é necessária, são requeridos menos

luz total e menos energia elétrica.

Muito maior economia é conseguida optando-se por fontes de luz que requeiram menos

energia para produzir uma certa quantidade de luz. Em ordem crescente de eficiência, os tipos

de fontes de luz externas comuns são: incandescentes (lâmpadas comuns, 20), vapor de

mercúrio (luz branco-violeta, 50), vapor de sódio a alta pressão (laranja-rosada, 110) e vapor

de sódio a baixa pressão (amarela, 150). Os números comparativos estão em unidades de

"lumens por watt", e indicam a quantidade aproximada de luz visível gerada (em lumens) por

watt de potência elétrica consumida.

A lâmpada de vapor de mercúrio é um completo desastre, pois emite luz em faixas de

freqüências em que o olho é pouco sensível - quer dizer, não ajuda muito a visão das pessoas,

mas atrapalha os telescópios. De quebra, a luz de sódio é a mais econômica, já que gasta

apenas 1 watt para gerar 125 unidades de iluminação, o lumen. Isso é 6 vezes mais que as

lâmpadas incandescentes comuns, que geram 20 lumens por watt, e mais que o dobro das

lâmpadas de mercúrio, que geram 54 lumens por unidade de potência.

Além de fornecer luz a um custo mais baixo, as luzes de sódio de baixa pressão (LPS) são

próximas de monocromáticas, resultando que muito do seu brilho pode ser filtrado pelos

astrônomos. A LPS é particularmente boa para iluminação de ruas, estacionamentos, luzes de

segurança e quaisquer aplicações onde a cor não seja um fator importante.

Embora bem desenhadas, as fontes de luz direcionadas geralmente têm maior custo de

investimento do que as fontes poluidoras, custo esse que é rapidamente recuperado através de

custos de operação muito mais baixos. Na Califórnia, as cidades de Long Beach, San Diego e

San Jose estão, cada uma, poupando perto de 3 milhões de dólares por ano através do uso

intensivo da iluminação LPS para as ruas. Por exemplo, pode-se normalmente substituir uma

fonte de luz de vapor de mercúrio de 175 watts, por uma LPS direcionada de 35 watts,

obtendo a mesma quantidade de luz útil, sem nenhum fulgor no céu nem luz intrusa. A

economia de energia, bem como a melhor visibilidade, são notáveis.

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Ainda menos poluição luminosa e mais economia podem ser conseguidas não se usando mais

luz do que o necessário. Em particular, luz demais ou luzes mal escudadas podem arruinar

nossa adaptação à luz noturna, cegando-nos justamente quando necessitamos ver. Quando

vamos de um ambiente muito claro para outro muito escuro, ou vice-versa, a acomodação

visual fica prejudicada e nós teremos visibilidade deficiente por um bom tempo.

10.7. REDUZINDO CUSTOS DE ILUMINAÇÃO DE ÁREAS DE USO COMUM

Áreas verdes estão diretamente relacionadas à sensação de tranqüilidade no ambiente.

Espaçosos jardins de residência ou cantinhos internos aconchegantes podem se transformar

em locais apropriados ao lazer e bem estar das pessoas. Essa sensação agradável pode se

prolongar à noite, com um projeto de iluminação que possibilite não só o prazer do contato

com a natureza em reuniões com os amigos mas também a valorização do imóvel.

Ao se projetar uma iluminação específica de jardim deve-se avaliar o que o autor do projeto

paisagístico quis ressaltar para então definir o efeito de luz a ser explorado: do próprio espaço

de estar, dos caminhos de circulação ou do valor escultórico das plantas e objetos.

Hoje em dia, fatores como a manutenção de equipamento e o baixo consumo de energia

devem ser considerados prioritários para o projeto final de iluminação.

Os projetores indicados pra o uso em jardins devem ter controle antiofuscante dado pela

própria curvatura do aparelho, garantindo bom rendimento e o máximo proveito da luz. Em

áreas gramadas também são bastante empregados os postes altos, que oferecem uma

distribuição de luz uniforme e harmoniosa. Por outro lado, quando se quer tirar partido da

iluminação de balizamento costuma-se usar postes baixos, com luz tênue e difusa, ideal para

demarcar caminhos e trilhas. Quando se dispõe de paredes nas laterais do ambiente de

circulação pode-se embutir os balizadores, recomendando-se o uso de lâmpadas de

intensidade mínima.

Outra opção, para o uso em jardins, é projetores em alumínio, vidro e borracha envolta em um

cubo de concreto, o que disfarça a peça junto ao ambiente.

Esse segmento de mercado também ganhando em tecnologia. Para áreas externas – entradas

de residência e fachadas – novos modelos dotados de sensor infravermelho, com acendimento

automático e tempo de funcionamento programado, permitem benefícios como a praticidade e

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economia de energia do sol e fornecendo luz suficiente à noite, para delinear caminhos,

escadarias, muros, sacadas, colunas e jardins.

As lâmpadas, responsáveis diretas pela iluminação, podem garantir uma luz mais atraente e

decorativa. Além das incandescentes convencionais ganham força as fluorescentes compactas,

pelas suas características técnicas de bom rendimento e economia de consumo. Para grandes

espaços são comumente utilizadas as lâmpadas a vapor de mercúrio ( luz branca azulada ) e a

vapor de sódio ( luz amarelo-dourada ). Algumas incandescentes possuem uma pintura

especial que impede a emissão de ondas de luz que atraem os insetos.

10.8. COMPARAÇÃO DE CUSTO ENTRE INSTALAÇÕES DE ILUMINAÇÃO Ao se elaborar um projeto de instalação elétrica de iluminação, o projetista deve levar em

consideração, para a devida análise financeira, os custos da instalação, ou seja, os custos

referentes ao investimento inicial da instalação e os custos correspondentes as despesas de

manutenção.

investimento inicial compreende os custos de aquisição dos materiais, como lâmpadas,

luminárias, reatores, cabos, eletrodutos, quadros de distribuição e demais materiais de

instalação, além do custo da mão de obra da própria instalação. Trata-se, portanto, do

orçamento completo da instalação elétrica de iluminação.

A despesa de manutenção compreende os gastos com energia elétrica e os custos de reposição

das lâmpadas queimadas, ou próximas ao fim da vida, além da despesa referente à mão de

obra para limpeza das luminárias e das lâmpadas e a troca das próprias lâmpadas, o que deve

ser feito periodicamente.

Comparando-se dois tipos de instalação de iluminação, sob o ponto de vista econômico, tem-

se as alternativas abaixo:

1- Uma instalação pode apresentar elevado investimento inicial, e baixa despesa de

manutenção, enquanto a outra pode se apresentar de modo inverso, como representado

na figura 01.

2- Uma instalação pode apresentar elevado investimento inicial e alta despesa de

manutenção, enquanto a outra pode ter ambos os valores inferiores.

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Para quaisquer tipos de instalação de iluminação que estejam sendo comparados as

condições devem ser basicamente as mesmas. Neste caso, o coeficiente de utilização da

iluminação deve ser praticamente o mesmo para ambos os tipos de lâmpadas que estão sendo

comparados. Portanto, as luminárias devem ser similares, com rendimentos bem próximos e

distribuição de luz praticamente iguais. Note-se que não se entrou no mérito dos cálculos

luminotécnicos para a determinação do numero de pontos de luz. Portanto, não estão sendo

considerados os requisitos técnicos necessário aos projetos de iluminação, como

iluminamento, distribuição da luz, cor da fonte de luz, seleção das luminárias.

Como exemplo, haja vista a comparação da instalação com lâmpadas fluorescentes e

com lâmpadas incandescentes. Para as mesmas condições, isto é, mesmo iluminamento médio

no plano de trabalho, além dos tipos de luminárias com rendimentos bem próximos, tais como

luminárias industriais abertas com refletor interno esmaltado de branco, para ambos os tipos

de iluminação, tem-se o custo inicial da instalação fluorescente superior ao da instalação

incandescente, enquanto que o custo de manutenção é maior para a instalação incandescente.

Para o mesmo iluminamento, a instalação fluorescente, sendo de menor carga instalada

demanda menores bitolas de cabos, menores dispositivos de proteção dos circuitos e

transformador de entrada de menor capacidade.

Uma vez elaborados os cálculos luminotécnicos para os diversos tipos de lâmpadas,

como fluorescente, incandescente, mercúrio, mista, sódio etc., o projetista deve escolher, em

comum acordo ou não com o cliente, o tipo de lâmpada a ser adotado. Para a elaboração dos

cálculos dos custos, após as fases dos cálculos luminotécnicos, é necessário obter as seguintes

informações:

- tempo de trabalho diário em horas;

- tempo de trabalho mensal em dias;

Página - 90 -

Os seguintes dados devem ser informados pelos fabricantes e/ou fornecedores dos

materiais luminotécnicos:

- perda no reator em watts;

- tempo de vida da lâmpada em horas;

- preço da lâmpada;

- preço da luminária, incluindo-se os soquetes e a

fiação da mesma;

- preço do reator;

Note-se que a duração das lâmpadas de descarga será mais elevada, quanto maior forem o

período que ficarem acesas.

Adiante são apresentadas as formulas para determinar os custos, de modo criterioso, e decidir

sobre o tipo de iluminação a ser adotado.

O primeiro passo é a determinação do investimento inicial (F) por meio da formula:

F = N ( pL + nI . pL + nr . pr ) + x + y

Sendo:

N = numero de pontos de luz;

pL = preço unitário da luminária;

nI = numero de lâmpadas em cada luminária;

pI = preço unitário da lâmpada;

nr = número de reatores em cada luminária;

pr = preço unitário do reator;

x = custo dos cabos, eletrodutos, quadros de distribuição e demais equipamentos elétricos;

y = custo da mão de obra para a instalação completa.

F1`

F2`

R$

t0

F2

F1

R$

Fig. 02

Tempo

S`

R

Fig. 01

t1 Tempot2

R

SU

V

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A seguir devem ser calculados a carga instalada ( P ) em KW, o consumo mensal de energia

elétrica ( C ) em KWh e o custo mensal de energia elétrica ( A ), por meio das fórmulas

abaixo:

P = [ N . ( nl . W + nr . Wr) ] / 1000

A = C . B

C = P . h . d

Sendo:

W = potência da lâmpada em watts;

Wr = perda no reator em watts;

h = tempo de trabalho diário em horas;

d = tempo de trabalho mensal em dias;

B = preço do kWh.

As lâmpadas de maior eficiência luminosa (lumens / watt) proporcionam uma instalação com

menor carga instalada. Como conseqüência, o consumo de energia elétrica será menor.

Em seguida, deve ser determinado o capital mensal empatado nas lâmpadas ( D ), conforme a

fórmula abaixo:

D = ( N . nl . pl . h . d ) / H

Sendo:

H = tempo de vida da lâmpada em horas.

A despesa mensal de manutenção ( E ) é:

E = A + D + M

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Sendo:

M = despesa mensal referente à mão de obra de manutenção.


Do que foi exposto a respeito do critério da escolha do tipo de iluminação em relação

aos custos, tem-se as conclusões abaixo, quando são comparados dois ou mais tipos de

iluminação, conforme os gráficos dos custos acumulados em função do tempo.

Na figura 01 o investimento inicial F1 do tipo de instalação R é maior do que o investimento

inicial F2 do tipo de instalação S.

Para o tipo de instalação S, a despesa de manutenção é maior que a da instalação R.

Os custos totais (investimento inicial + custos operacionais acumulados) serão iguais em t1

(ponto de equilíbrio) . Neste caso de comparação, o custo das lâmpadas não devera aparecer

no investimento inicia, uma vez que se trata de material de reposição e já está computado nos

custos operacionais, ou seja, nas despesas de manutenção. Do tempo t1 em diante haverá

vantagem financeira a favor da instalação R.

Na figura 02, o investimento inicial e o custo da manutenção da instalação R` são maiores do

que os da instalação S`.

Para o cálculo da quota anual de amortização (Qa) em R$/ano, sem levar em conta o

custo das lâmpadas, uma vez que se trata de material de reposição, tem-se:

n n

Qa = [ ( F – N . pl . nl ) . i . ( 1 + i ) ] / [ ( 1 + i ) – 1 ]

Sendo:

I = taxa de juros anuais;

n = tempo de amortização em anos.

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Os custos anuais (Ca ) são determinados pela soma dos seguintes fatores:

- custo de energia elétrica;

- custo de reposição de lâmpadas;

- despesa referente a mão de obra da manutenção;

- quota de amortização;

Portanto, a fórmula para se chegar aos custos totais anuais é a seguinte:

Ca = 12 . ( A + D + M ) + Qa

11. ANÁLISE DE CUSTOS DE VIDA ÚTIL EM SISTEMAS DE ILUMINAÇÃO PÚBLICA

Considerando que o governo federal, através do PROCEL, tem como diretriz continuar

disponibilizando recursos para projetos de economia de eletricidade, podemos afirmar que

este método ajudará na escolha de projetos eficientizados de iluminação pública, visando à

otimização dos investimentos nos sistemas elétricos de distribuição, através de uma melhor

administração da carga. Tal método terá relevante contribuição na elaboração de alternativas

de projetos e na obtenção de financiamentos e outros recursos, inclusive a fundo perdido.

Metodologia:

A metodologia utilizada neste estudo é a de análise de investimentos, denominada

LCC – Life Cycle Costing, desenvolvida pelo U.S. Departament of Energy, Office of the

Assistant Secretary for Conservation and Renewable Energy e utilizada pelo FEMP – Federal

Energy Management Program nos programas de conservação de energia elétrica dos edifícios

públicos norte-americanos. No desenvolvimento da metodologia, também teve participação

significativa o National Institute of Standars and Technology, do U.S. Departament of

Comerce.

A metodologia de análise de custo de vida útil considera os custos de investimento,

operacionais – excluindo energéticos – e de manutenção, reparos e substituições , valores de

alienações, custos de energia e outros importantes para a efetividade de uma decisão de longo

prazo.

Página - 94 -

Todos os valores futuros são estimados em moeda constante, isto é, excluem os efeitos

da inflação geral dos preços.

Para ajustar os valores para o período atual, referente ao ano em que a análise é

realizada, é utilizada uma taxa real de desconto, também excluída da inflação.

Na análise do investimento de capital proposto, são computados os seguintes

indicadores de desempenho econômico:

CTVU – Custo Total de Vida Útil, EL – Economia Líquida, REI – Relação Economia /

Investimento, TIRA – Taxa Interna de Retorno Ajustada e TRD – Tempo de Retorno

Descontado.

Custo Total de Vida Útil (CTVU) – é um indicador de desempenho econômico que totaliza os

custos significativos, ajustados para a mesma base de tempo e referentes a uma dada

concepção de projetos, sistemas ou componente. Sua formula geral é a seguinte:

CTVU = I – A + M + S + E

Sendo,

I = investimento;

A = valores de alienações;

M = custos de manutenção (exceto energéticos);

S = custos de substituições;

E = custos de energia.

O CTVU é utilizado para:

• Determinar a efetividade de custo do projeto, sendo necessário computá-lo para o

sistema alternativo e para o caso base;

• Determinar a alternativa mais efetiva em termos de custo, sendo necessário computá-

lo para cada uma das alternativas que atendem aos requisitos de projeto. Aquela que

apresentar o menor CTVU é a mais efetiva em termos de custo;

• Comparar alternativas de projeto ou de dimensionamento para um determinado

sistema.

Página - 95 -

Economia Líquida (EL) – é um indicador de desempenho econômico que expressa a

diferença, em moeda ajustada para a mesma base de tempo, entre o CTVU do caso base e o do

sistema alternativo.

A fórmula geral da EL é a seguinte:

EL = CTVUcb – CTVUa

Onde,

CTVUcb = custo total de vida útil do caso base;

CTVUa = custo total de vida útil alternativa.

A EL é utilizada para:

• Determinar a efetividade de custo de um sistema alternativo. Uma EL positiva indica,

geralmente, que um sistema alternativo é efetivo em termos de custo;

• Comparar alternativas de projeto ou dimensionamento para um dado sistema. A

alternativa de projeto ou dimensionamento que apresentar a maior EL, quando

comparada ao caso base, constitui a escolha mais efetiva em termos de custo.

Relação Economia / Investimento (REI) – expressa a economia em relação aos custos. O

numerador da relação é a redução dos custos de energia mais qualquer decréscimo (ou menos

qualquer decréscimo) nos custos de operação, manutenção e reparos, excluindo energéticos. O

denominador é o acréscimo dos custos de investimento mais qualquer acréscimo (ou menos

qualquer decréscimo) nos custos de substituição, menos qualquer acréscimo (ou mais

qualquer decréscimo) nos valores de alienação.

A REI é utilizada para comparar e classificar projetos não-mutuamente exclusivos,

definindo suas prioridades relativas. Sua fórmula geral é:

REI = ( �E - �M ) / ( �I - �A + �S)

Sendo,

�E = diferencial dos custos de energia;

�M = diferencial dos custos de operação e manutenção;

Página - 96 -

�I = diferencial dos custos de investimentos;

�A = diferencial dos custos de alienações;

�S = diferencial dos custos de substituições.

A formulação aqui adotada para REI, conforme preconiza o Femp, é aquela que maximiza o

retorno dos investimentos de capital

Taxa Interna de Retorno Ajustada (TIRA) – mede o retorno oferecido pelo investimento. É

calculada subtraindo-se o numeral 1 da raiz n da razão entre o VTE – Valor Terminal das

Economias pelo VPC – Valor Presente dos Custos. É então comparada com a taxa de retorno

mínima aceitável para o investidor. Se for maior, o projeto é economicamente atraente.

A TIRA representa uma alternativa em relação à TIR – Taxa Interna de Retorno,

tradicionalmente utilizada. Ela supõe explicitamente o re investimento das economias a cada

período de tempo, sendo mais adequada porque evita problemas de cálculo e, ao contrário da

TIR,fornece, a quem está tomando a decisão, uma medida tecnicamente correta dos ganhos ao

longo do período de estudo.

A fórmula geral da TIRA é a seguinte:

1/n

TIRA = ( VTE / VPC ) - 1

n n-j

VTE = � (�Ej - �Mj ) ( 1 + r )

J=1

VPC = �I + �A + �S

Sendo,

�Mj = diferencial de custos de operação ( excluindo energéticos ) e manutenção e reparos;

�Ej = diferencial de custos de energia;

�I = diferencial de custos de investimentos;

�S = diferencial de substituições;

�A = diferencial dos valores de alienações;

r = taxa rela de reinvestimentos (igual a taxa real de descontos);

Página - 97 -

n = período de estudo.

Tempo de Retorno Descontado (TRD) – indica o tempo em que o projeto levará para

recuperar os custos de investimento. É o tempo decorrido entre o investimento inicial e o

momento em que as economias acumuladas, descontados os custos envolvidos, são suficientes

para amortizar os custos de investimento.

A fórmula geral do TRD é:

y j

�l = � (�Ej - �Mj - �Sj + �Aj ) �l / (1 + d)

J=1

Sendo:

y

� = Somatório dos anos até que o tempo de retorno tenha sido atingido

J=1

�Ej = diferencial de custos de energia no ano “j” (não descontado);

�Mj = diferencial de custos de operação e manutenção (excluindo energéticos) no ano “j”

(não descontado);

�Sj = diferencial de custos de substituições no ano “j” (não descontado);

�Aj = diferencial dos valores de alienação no ano “j”(não descontado);

j

(1 + d) = fórmula de desconto para valor presente simples;

�l = diferencial de custos de investimentos.

O TRD deve ser adotado com cautel, pois pode conduzir a interpreta’’cões errôneas. Uma

concepção de projeto ou o dimensionamento com tempo de retorno mais curto pode constituir

um investimento pior do que uma outra concepção ou dimensionamento com tempo de

retorno maior.

Página - 98 -


A avaliação econômica de projetos de conservação de energia deve ser feita sob as

óticas da sociedade, da concessionária (geração e distribuição) e do cliente.

Ótica da sociedade – a prioridade deve ser dada em função da maior relação custo/ benefício,

atualizando-se os valores do investimento e utilizando-se os valores de custo marginal de

longo prazo para a quantificação dos benefícios.

Como benefícios, aparecem, a energia conservada e a redução de demanda na ponta, e

como custo, o investimento no projeto, distribuído em uma série uniforme durante a sua vida

útil, multiplicado pelo fator de recuperação do capital.

Ótica da concessionária de distribuição – deve ser feita uma montagem do fluxo de caixa

descontado, calculando-se VPL e o IL – Índice de lucratividade do projeto, que mede a

rentabilidade líquida de várias alternativas e permite a comparação entre eles para efeito de

priorização:

VPL = VPB – VPC

Onde:

VPB = Valor presente dos benefícios;

VPC = Valor presente dos custo;

Como benefícios do projeto, podemos apontar:

• Valores da energia conservada e redução das perdas, que deve ser compensada com a

redução nos contratos de compra de energia;

• Valores de demanda retirada do horário de ponta, traduzindo-se em investimentos

evitados nos sistemas de transmissão/distribuição e na redução nos contratos de

demanda;

• Valores da energia adicional que pode ser vendida sem necessidade de novo

investimento no sistema;

• Valores residuais de equipamentos e materiais;

• Redução de custos de operação e manutenção;

Página - 99 -

• Benefícios para a concessionária de geração.

Como custos do projeto, podemos apontar:

• Custos de operação e manutenção;

• Redução de receita, com base nos valores de energia conservada pelos

consumidores.

Além dos resultados diretos para o sistema, trazidos pelo investimento feito pelo consumidor,

do ponto de vista da concessionária de distribuição, podemos dizer também que a energia não

vendida para a iluminação pública, pode ser comercializada integralmente para um outro

segmento de consumo.

11.1. ECONOMIA DE ENERGIA COM NOVOS MATERIAIS E PROJETOS DE

LUMINÁRIAS

As novas lâmpadas fluorescentes tubulares T5 possibilitam a criação de luminárias que

permitem que a energia para iluminação seja utilizada de forma mais eficiente e também, mais

amigável, no que se refere ao aspecto ambiental.

Os resultados apresentados neste trabalho mostram que uma nova luminária especular, com

louvre, otimizada para a lâmpada T5, que utiliza um material refletor aprimorado, pode

apresentar um aumento no rendimento de 35% em comparação com um outro aparelho

equivalente, também especular e com Louvre, porém projetado para lâmpadas T8 e utilizando

um reator eletrônico de alta freqüência e um refletor de alumínio padronizado. Em relação a

essa mesma luminária, porém operando com reator convencional, o aparelho projetado para

T5 apresenta um incremento de eficiência de cerca de 65%. Desse aumento global no

rendimento, 25% pode ser atribuído à taxa de saída da luminária. A lâmpada, em si, contribui

com um máximo de 7% (com reator eletrônico da AF) ou de 30% (com reator convencional).

O aumento no rendimento de até 35%, em relação à luminária T8 operando com reator

eletrônico, deve-se aos seguintes fatores:

O fluxo luminoso nominal da lâmpada T5 é aproximadamente 7% maior, ou seja, 95 lm/W

contra 89 lm/W (tomando-se o fluxo luminoso nominal para uma lâmpada T5-28/35W e

reator eletrônico com corte do aquecimento por eletrodo );

Página - 100 -

Os refletores de louvres da luminária para T5 foram construídos com um novo material de

alumínio da alta refletância ( 95% contra 86% ), o que permite um ganho de cerca de 10%;

A eficiência luminosa da T5 é 10% maior que a da T8 a 35 graus Celsius;

Maior eficiência (aproximadamente 5% ), devido ao menor diâmetro das lâmpadas T5.

Tomando-se os valores apresentados acima, a economia de energia, então, será de 1,07 x 1,10

x 1,10 x 1,05 = 35%.

Já na comparação entre as mesmas duas luminárias, porém sem o, Louvre, o aparelho para T5

apresentará um aumento no rendimento de apenas 10%

sobre o para T8 operando com reator eletrônico de AF.

Neste mesmo caso, o resultado aumenta em 35% se a

luminária T8 for equipada com reator convencional.

Desse aumento global no rendimento, aproximadamente

5% pode ser atribuído à taxa de saída da luminária,,

devido à menor temperatura ambiente dentro dela e á

menor luz refletida. Fig.1 – Relação entre o fluxo luminoso das lâmpadas T5 e T8 e a

temperatura ambiente

Tab. l – Dados técnicos da lâmpada T5

Tipo Potência (W) Comprimento

da lâmpada

(mm)

Fluxo

luminoso

(lm)

Rendimento luminoso

lâmpada/sistema

T5 14 549 1350 96lm/W / 84lm/w

T5 21 849 2100 100lm/W / 89lm/w

T5 28 1149 2900 104lm/W / 95lm/w

T5 35 1449 3650 104lm/W / 96lm/w

T5 24 549 2000 89lm/W / 74lm/w

T5 39 849 3500 90lm/W / 78lm/w

T5 54 1149 5000 93lm/W / 82lm/w

T5 49 1449 5000 102lm/W / 87lm/w

T5 80 1449 7500 94lm/W / 70lm/w

T5C 24 225 2000 83lm/W / 83lm/w

T5C 39 300 3500 89lm/W / 78lm/w

Página - 101 -

T5C 54 300 4500 84lm/W / 84lm/w

11.2. USO DAS LÂMPADAS T5

As principais diferenças existentes da lâmpada T8 para a T5 referem-se à redução no

diâmetro do tubo, de 26 para 16 mm (cerca de 40% menor), e um maior rendimento

luminosos, sob condições normais de operação e de temperatura, na iluminação de interiores.

Além disso, o comprimento do tubo foi reduzido em 50mm, o que permite agora projetar

aparelhos de iluminação de tamanho adequado aos módulos de construção de teto utilizados

na Europa ( 600, 1200 ou 1500 mm ).

Além dessas, as T5 com trifósforo apresentam também as seguintes vantagens em

relação às equivalentes T8:

Operam somente com reatores eletrônicos de alta freqüência, o que elimina o efeito flicker

(cintilação);

Têm eficiência de até 104 lm/W;

Sua temperatura ótima de operação é de 35°C contra 25°C das T8;

Apresenta a mesma luminância para todas as potências de lâmpada, de 17000 cd/m2;

O conteúdo de mercúrio foi reduzido de 15mg para 3mg (embora essa também seja um

característica de alguns tubos T8);

Tem menor depreciação do fluxo luminoso, de apenas 5% após 10000horas.

Outros dados sobre a lâmpada T5 podem ser conferidos na tabela l.

Página - 102 -

Fig.2 – Comparação entre materiais refletores – Distribuição luminosa, em cd/100 lm, nos

eixos axial e transversal da luminária

11.3. FLUXO LUMINOSO, TEMPERATURA AMBIENTE E LUMINÂNCIA

A figura 1 mostra que a lâmpada fluorescente T5 produz um fluxo luminoso

relativamente maior do que a T8 a temperaturas ambiente superiores a 30°. Isto porque a

temperatura de fluxo máximo da T5 em condições de referência é de 35°C, e os conjuntos T5

mais reatores comerciais com corte do aquecimento por eletrodo apresentam fluxo luminoso

máximo próximo a essa temperatura. Apenas a lâmpada circular T5C, justamente por causa

de seu formato, ainda apresenta fluxo máximo cerca de 25°C.

Fig.3 - Comparação entre luminárias especial T5 e luminária T8 com reator eletrônico –

Distribuição luminosa, em cd/100 lm, nos eixos axial e transversal

Já a luminância produzida pela lâmpada T5, considerando lâmpadas com trifósforo, é

maior do que a da T8 (fato que deve ser considerado no projeto de uma nova luminária), mas

ainda é muito menor que a das LFC – lâmpadas fluorescentes compactas ( Tabela ll)

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Tab.ll – Comparação de luminâncias entre lâmpadas

fluorescentes

Tipo de lâmpada Luminância média (cd/m2)

T8 36/58 W 11000 / 14000

T5 14/21/28/35 W 17000

T5 24 W 25000

T5 39 W 28000

T5 54 W 29000

T5 49 W 23000

T5 80 W 37000

T5C 24/39/54 W 22000 – 33000

LFC (TC-L) 36 W 32000

LFC (TC-L) 55 W 39000

LFC (TC-L) 26 W 40000

LFC (TC-L) 32 W 42000

Tab. lll – Diagrama polar (figura 2) – luminárias tipos A e B

Luminária Tipo A Tipo B

Taxa de saída de luz 61% 67%

Fluxo luminoso para

cima/baixo

0 / 100 0 / 100

Tensão / Temperatura 230 V / 25 graus 230 V / 25 graus

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11.4. NOVOS MATERIAIS REFLETORES

O uso de novos materiais refletores, recentemente desenvolvidos, permite um controle

mais preciso da luz emitida pelas lâmpadas fluorescentes. O fator de reflexão total dos

refletores atuais concentra-se ao redor de 85% a 87%, mas o novo tratamento de superfície

para o alumínio pode aumentar esse fator para 94 a 95%.

Como mostra a figura 2, testes realizados em refletores fabricados com esse alumínio

especialmente tratado (metalizado, ao invés de anodizado) mostram um aumento na taxa de

saída da luminária de cerca de 10%, o que levará a um maior rendimento do Louvre, de 10 a

15% - louvres especulares apresentam um direcionamento mais preciso da luz.

T5: benefícios ambientais e facilidade de instalação

A tecnologia mais avançada e as menores dimensões características da lâmpada T5

resultam em várias vantagens, tanto econômicas, quanto relativas a uma menor interferência

com o meio ambiente. Em primeiro lugar, dado seu maior rendimento energético (lm/W), ela

consome menos energia elétrica durante a operação. Além disso, emprega quantidade de

mercúrio menor que a maioria das T8, tem menor depreciação do fluxo luminoso ( o que

resulta em tempo de vida econômica mais longo) e, por permitir construir luminárias menores,

possibilita utilizar cerca de 40% menos material na fabricação dos aparelhos e na sua

embalagem. Essa última característica leva também a um menor consumo de energia na

fabricação, armazenamento e distribuição de lâmpadas e luminárias. No que se refere

especificamente à instalação, propriamente dita, o fato de as luminárias serem menores e cerca

de 50% mais leves torna mais fácil sua colocação nos módulos de forro, como já mencionado.

Além disso, eleva-se a possibilidade de se utilizar luminárias embutidas, pois os aparelhos de

menor altura interferem menos como espaço e os outros componentes sobre o forro.

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Medições Luminotécnicas

Fig.4 – Luminária T5 com refletor especular

e aletas transversais vs. Luminária T8 com

reator eletrônico

Fig.5 – Luminária T5 com refletor especular

e aletas transversais vs. Luminária T8 sem

reator eletrônico

Foram realizadas medições

luminotécnicas para determinar os níveis de

economia de energia que podem ser

esperados em uma nova luminária com lâmpadas T5 e materiais refletores aprimorados.

Medição 1 – Material refletor

As primeiras medições destinaram-se

a verificar os possíveis ganhos relativos ao

material refletor. Assim, utilizou-se um

aparelho já comercialmente disponível, em

combinação tanto com o refletor de alto

fator de reflexão quanto com materiais

refletores comumente encontrados no

mercado. A luminária utilizada era de uso

geral., com louvres abertos, sem

componente de direcionamento da luz para o alto e com as seguintes características:

Tipo A – luminária com uma lâmpada T8 de 36w com trifósforo, reator eletrônico de AF e

refletor em alumínio duplo parabólico especular.

Tipo B – luminária com uma lâmpada de 36W com trifósforo, reator eletrônico de AF e

refletor em alumínio duplo parabólico especular.

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Os resultados mostraram que, sem modificação da parte óptica, a taxa de saída da

luminária-louvre espelhados aumentou cerca de 10% quando se utilizaram materiais refletores

mais eficientes (ver figura 2 e tabela lll).

Fig.6 – Luminária T5 aberta (calha simples)

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Fig. 7 – Luminária T5 tipo calha com

refletor especular industrial

Medição 2 – Luminária especial para

T5

Nessa fase, realizaram-se

medições em um protótipo de

luminária (designado abaixo como

luminária “tipo C” ) cujo projeto

óptico foi especialmente dirigido ao

aproveitamento das vantagens oferecidas pela lâmpada T5, e equipada também com o novo

refletor de alto fator reflexão, de modo a obter maior qualidade e taxa de saída de luz. Para

comparação de desempenho, utilizou- se a mesma luminária já descrita anteriormente (tipo

A), padrão de mercado, com uma lâmpada T8 e refletor em material convencional.

As distribuições luminosas, sem uplight, dessas duas luminárias mostraram-se equivalentes.

As características são:

Tipo A – luminária com uma lâmpada T8 de 36W, reator eletrônico de AF e refletor em

alumínio duplo parabólico especular;

Tipo C – luminária com uma lâmpada T5 de 28W, reator eletrônico de AF e refletor em

alumínio duplo parabólico especular.

Os resultados mostraram que a taxa de saída de luz do protótipo (tipo C) é 25% maior do que

a das luminárias comuns. Esse percentual deveu-se ao material refletor mais eficiente e ao

projeto óptico especialmente voltado para o tubo fluorescente T5. Os Dados dessa

comparação podem ser observados em detalhes no diagrama polar da figura 3 e na tabela lV.

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Fig.8 – Luminária T5 tipo calha com refletor especular industrial e aletas transversais

Fig. 9 – Eficiência energética de diferentes luminárias T5

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Diferenças Observadas na Eficiência Energética

Luminária T5 especial versus T8

A tabela V mostra a eficiência luminosa na luminária equipada com material refletor

mais eficiente e especialmente projetada para a nova lâmpada fluorescente T5, em

comparação com uma luminária comum para lâmpada T8, com refletores padronizados. A

luminária para T5, utiliza, como obriga a tecnologia, reator eletrônico específico. Já a

luminária para T8 foi medida operando com ou sem reator eletrônico de AF.

Tanto a luminária especial para T5 quanto a comum para T8 produzem uma

distribuição de luz e ângulo de cortes equivalentes.

Os resultados apresentados na tabela V mostram que a luminária especial para T5 com

refletor de alto fator de reflexão tem eficiência luminosa de 75lm/W, ou seja, cerca de 33%

maior que a da luminária para T8 com reator eletromagnético, a T5 especial tem eficiência

64% superior ( 72 lm/W contra 44lm/W). Como dado adicional verificamos o ganho obtido

com a simples substituição na luminária T8, do reator eletromagnético pelo eletrônico de alta

freqüência ( 23%, ou 54lm/W contra 44lm/W).

Lâmpada T5 versus T8

A eficácia energética da lâmpada fluorescente T5, comparada com diferentes sistemas

de lâmpadas T8, está descrita nas tabelas Vl e Vll. O reator eletrônico de AF para T5 atua

com corte do aquecimento por eletrodo durante a operação.

Tab. lV – Diagrama polar (figura 3) – Luminárias tipo A e C

Luminária Tipo A Tipo B

Taxa de saída de luz 61% 76%

Fluxo luminoso para

cima/baixo

0/100 0/100

Tensão / temperatura 230 V / 25 graus 230 V / 25 graus

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11.5. LUMINÁRIA T5 VERSUS T8

A eficácia das luminárias para lâmpadas T5 depende diretamente do seu tipo e do seu

projeto.As figuras 4 e 5 comparam a eficácia de diferentes tipos de luminária-louvre

espelhados para T5, utilizando luz direta, com a de luminárias T8 equivalente, equipadas com

reator eletrônico de AF (figura 4) e reator convencional (figura 5).

Tab. V – Comparação entre luminárias com refletor e Louvre espelhado T5 e T8

Luminária T8, 1X36, reator

convencional

T8, 1X36, reator

Eletrônico de AF

T5, 1X28 W

Taxa de saída de luz 60% 61% 76%

Potência do sistema 36 + 10 = 46 W 32 + 4 = 36 W 28 + 2,5 = 30,5 W

Fluxo luminoso da

lâmpada

3350 lm 3200lm 2900lm

Fluxo luminoso da

luminária

2010 lm 1950 lm 2200 lm

Eficiência luminosa 44 lm/W 54 lm/W 72 lm/V

Economia de energia 0% 23% 64%

Tab. Vl – Comparação entre T5 e T8 com reator convencional

Tipo de lâmpada Perdas no

reator

Fluxo luminoso Eficiência Aumento da

eficiência

T8-36W 10W 3350 lm 73 lm/W 0%

T5-28/35W AF 2,5/3,5 W 2900/3650 lm 95 lm/W 30%

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11.6. LUMINÁRIAS ABERTAS (CALHAS SIMPLES) As figuras 6, 7 e 8 comparam a eficiência luminosa de diferentes tipos de calhas para

T5 com a de calhas equivalentes T8 + reator eletrônico.

A figura 9 traz um resumo das comparações, realizadas nas figuras 4 a 8, entre as

luminárias T5 e as T8 + reator eletrônico.


Os resultados apresentados neste trabalho mostram as vantagens, em termos de

economia de energia para iluminação, do uso da lâmpada T5 em conjunto com novos

materiais refletores mais eficientes em luminárias-louvres especialmente projetadas. Na

prática, tanto nas aplicações de iluminação de ambientes quanto nas de iluminação localizada,

as luminárias louvres espelhadas para T5 apresentem economia de energia de até 35% sobre

as equivalentes para T8 equipadas com reatores eletrônicos de AF. No entanto, a eficiência de

luminárias T5 sem refletores e louvres especulares (calhas abertas) é menor de que a das

luminárias T8 equivalentes. Isso porque a eficácia desse tipo de luminária é afetada pela

menor temperatura ambiente da lâmpada.

Atualmente, a lâmpada fluorescente T5 permite aos projetistas criarem luminárias

menores e mais elegantes. Porém, quando do projeto louvres e refletores para essa lâmpada, é

preciso considerar o maior brilho da fonte de luz, de modo a evitar o ofuscamento – apesar de

já existir uma quantidade considerável de refletores para lâmpadas fluorescentes compactas,

as quais, em algumas potências, podem ser até três vezes mais brilhantes do que a lâmpada

T5. Outro aspecto é o consumo de materiais e embalagem, que é menor na tecnologia T5 em

Tab. Vll – Comparação entre T5 e T8 com reator eletrônico de AF

Tipo de lâmpada Perdas no

reator

Fluxo luminoso Eficiência Aumento da

eficiência

T8-36W (32w) AF 4W 3200 lm 89 lm/W 0%

T5-28/35W AF 2,5/3,5 W 2900/3650 lm 95 lm/W 7%

Página - 112 -

função do menor tamanho das luminárias, contribuindo para uma economia de energia

adicional nas áreas de produção, armazenamento e expedição.

Concluindo, as aplicações de iluminação utilizando luminárias projetadas para

lâmpadas fluorescentes T5 e louvres espelhados mais eficientes, serão responsáveis por

instalações com melhor desempenho energético, implicando menos poluição ambiental e

melhor uso de recursos.

12. PROTÓTIPO

Durante a cadeira de Conservação de Energia tratamos de muitos assuntos referente à

conservação, cogeração e fontes alternativas de energia, tais como:

• Índices e Níveis Gerais de Eficiência Energética no Brasil;

• Eficiência Energética de Processos e equipamentos;

• Índices Indicadores de Intensidade e conservação;

• PROCEL;

• Geração Alternativa de energia.

Familiarizamo-nos com o Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica -

PROCEL, cujo objetivo é promover a racionalização da produção e do consumo de energia

elétrica, eliminando os desperdícios e reduzindo os custos e os investimentos setoriais.

Criado em dezembro de 1985 pelos Ministérios de Minas e Energia e da Indústria e

Comércio, o PROCEL é gerido por uma Secretaria Executiva subordinada à Eletrobrás. Em

18 de julho de 1991, o PROCEL foi transformado em Programa de Governo, tendo suas

abrangência e responsabilidade ampliadas.

Página - 113 -

O Programa utiliza recursos da Eletrobrás e da Reserva Global de Reversão - RGR,

fundo federal constituído com recursos das concessionárias, proporcionais ao investimento de

cada uma. Utiliza, também, recursos de entidades internacionais.

No ano passado era estimado um crescimento da ordem de 40% na demanda para o

Sistema Elétrico Nacional para os próximos quatro anos; o que equivale a aproximadamente

26GW. O plano de expansão das hidrelétricas até 2004 supriria apenas uma demanda de

15GW. Os outros 11GW deveriam vir de usinas termelétricas a serem instaladas num total de

quarenta e nove até 2004. A expectativa do Ministério das Minas e Energia é que em 2009, o

gás natural esteja respondendo por 10% da matriz energética brasileira.

Contudo era fácil perceber que estávamos trabalhando com estimativas, e que a prática

nos revelava riscos de “blackouts” e racionamentos. A necessidade de conscientização dos

empresários e dos consumidores (residenciais e rurais) para a Conservação de Energia era

imperativa para um novo horizonte no quadro energético nacional. Só assim o desperdício

seria combatido e minimizado; os hábitos de consumo tornar-se-iam otimizados e o padrão de

vida dos brasileiros poderia ser melhor; pois a energia estaria ao alcance de todos a preços

mais baratos. Para os empresários investidores no ramo da Energia Elétrica os lucros seriam

maiores, pois menores seriam os investimentos em Geração e Transmissão.

Neste período consolidava-se o Operador Nacional do Sistema Elétrico - ONS, criado

em 26 de agosto de 1998, responsável pela coordenação e controle da operação das instalações

de geração e transmissão de energia elétrica nos sistemas interligados brasileiros.

As atividades desempenhadas pelo Operador Nacional do Sistema Elétrico afetam

diretamente a qualidade e o preço do suprimento de energia elétrica nos sistemas interligados.

O controle e a coordenação da operação, bem como as demais atividades do ONS, produzem

benefícios para todos os agentes setoriais. Por conseqüência, também têm efeitos sobre os

consumidores e, de forma mais geral, sobre a sociedade como um todo; ou seja:

• Para os agentes setoriais:

• Viabiliza um mercado competitivo sadio, implantando integridade, transparência e

neutralidade no relacionamento técnico entre os agentes.;

• Otimiza o uso dos recursos de geração e transmissão disponíveis;

Página - 114 -

• Provê sinalização técnico-econômica das condições futuras de atendimento;

• Garante o acesso à rede de transmissão para a compra e venda de energia.

• Para os consumidores:

• Assegura padrões adequados de continuidade e qualidade de fornecimento;

• Provê condições técnicas para que eletricidade a preços baixos seja o resultado da

competição entre as empresas no Mercado Atacadista de Energia;

• Viabiliza a opção de escolha de fornecedor pelos consumidores livres.

• Para a sociedade:

• Reduz os riscos de falta de energia elétrica;

• Contribui para a ampliação do serviço de eletricidade, alavancando recursos para

investimentos pelas empresas;

• Contribui para a redução do custo Brasil, aumentando a competitividade em todas as

atividades econômicas em que a energia elétrica seja insumo relevante.

O processo de reestruturação do setor elétrico brasileiro tem como pontos principais a

desverticalização das empresas, a implantação de um modelo comercial competitivo, a

garantia do livre acesso à rede e a redução do papel do Estado nas funções empresariais no

setor, o que vem ocorrendo com a privatização das empresas existentes e a licitação da

expansão. Também faz parte do novo modelo a instituição de entidades especializadas para

executar as funções de regulação, planejamento da expansão, operação e financiamento do

setor.

Com tamanho e características que permitem considerá-lo único em âmbito mundial, o

sistema de produção e transmissão de energia elétrica do Brasil é um sistema hidrotérmico de

grande porte, com forte predominância de usinas hidrelétricas e com múltiplos proprietários.

O Sistema Interligado Nacional é formado pelas empresas das regiões Sul, Sudeste, Centro-

Oeste, Nordeste e parte da região Norte. Apenas 3,4% da capacidade de produção de

Página - 115 -

eletricidade do país encontra-se fora do SIN, em pequenos sistemas isolados localizados

principalmente na região amazônica.

A Operação Nacional do Sistema Elétrico concentra sua atuação sobre o Sistema

Interligado Nacional, que no início de 2000 correspondia a uma capacidade geradora instalada

de 62.076 MW, distribuídos entre os diferentes tipos de geração. A tabela abaixo ilustra isso:

Fonte Potência (MW)

Hidroelétricas 51.738

Térmicas 3.381

Nuclear 657

Itaipu (50%) 6.300

Total 62.076

Sob o panorama que se apresentava, foi natural as discussões em torno da

Conservação de Energia como algo que era importante no final de 2000, e para os anos que

viriam. Todavia passou a ser de suma importância, hoje em meados de 2001, onde

racionamento de energia é manchete em todos os jornais, e “blackout” passou a ser palavra

corriqueira na boca do povo brasileiro.

Durante nossas discussões e atividades escolares fizemos uma pesquisa em Iluminação

Pública, conhecendo o projeto do PROCEL, que consiste, basicamente, na substituição de

lâmpadas, luminárias, reatores e relês fotoelétricos, por outros equipamentos energeticamente

mais eficientes e de maior vida útil. Assim, é gerada uma iluminação de melhor qualidade

com menor consumo de energia elétrica, conseguindo ainda uma significativa redução dos

gastos com a manutenção desse sistema.

O programa de combate ao desperdício de energia elétrica no setor de iluminação

pública tem como principais objetivos:

• Reduzir a demanda do sistema elétrico no horário de pico;

• Reduzir o consumo de energia elétrica;

• Modernizar e melhorar a eficiência energética dos sistemas de Iluminação Pública;

Página - 116 -

• Fomentar o desenvolvimento tecnológico de equipamentos;

• Incentivar a gestão eficiente destes sistemas.

A iluminação pública é um serviço essencial para a qualidade de vida nos centros

urbanos. Ela contribui, no período noturno, para a segurança da população e para o tráfego de

veículos. Além de iluminar ruas, avenidas, praças, monumentos históricos e demais locais, a

iluminação pública é fundamental para melhoria da imagem das cidades, favorecendo o

comércio, o turismo e o lazer.

Do ponto de vista constitucional, a prestação dos serviços públicos de interesse local -

nos quais se insere a iluminação pública - é de competência dos municípios. Por se tratar

também de um serviço que requer o fornecimento de energia elétrica, está submetido, nesse

particular, à legislação federal.

Atualmente, os serviços de iluminação pública no Brasil são prestados tanto pelas

Concessionárias de energia elétrica, quanto pelas prefeituras municipais, diretamente ou por

empresas contratadas. Em pesquisa realizada pelo IBAM/PROCEL - 1997 abrangendo 173

municípios com população acima de 50.000 habitantes, constatou-se que:

• em 42% desses municípios a concessionária de energia elétrica é a prestadora dos

serviços de iluminação pública;

• em 36% é a própria prefeitura municipal e;

• em 21% o serviço é prestado por ambas, concessionária e prefeitura municipal.

O Brasil possui atualmente cerca de 12,3 milhões de pontos de iluminação pública,

perfazendo uma potência instalada de cerca de 2,47 GW. O consumo neste setor corresponde

a 3,5% do consumo total de energia elétrica do país. Uma das principais características

associada a este uso final é que o seu período de consumo de energia elétrica abrange todo o

horário de pico do sistema elétrico.

Uma pesquisa realizada pelo PROCEL em 1995 envolveu 37 empresas

concessionárias de energia e mapeou 88% dos pontos de iluminação pública existentes no

país. As lâmpadas de vapor de mercúrio constituíam o tipo predominante de fonte de

iluminação, respondendo por 80% dos pontos de luz e 78% do consumo de eletricidade. As

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lâmpadas incandescentes e mistas representavam 12% dos pontos de luz e 8% do consumo de

energia, e a participação das lâmpadas de vapor de sódio era de 7% no total de pontos

instalados, e aproximadamente 12% do consumo de energia.

De acordo com os dados da pesquisa PROCEL/95, estima-se que o potencial de conservação

no setor de iluminação seja de 600 MW, ou seja, 27% do consumo atual.

Com a implementação dos projetos financiados pela ELETROBRÁS/PROCEL, o

objetivo é alcançar as seguintes metas até 2002:

• Substituição de 4,5 milhões de pontos;

• Redução de demanda na ponta - 410 MW;

• Consumo anual evitado - 1.800 GWh;

• Investimento (ELETROBRÁS) - R$ 279 milhões.

Benefícios para o País: o objetivo é alcançar as seguintes metas até 2002:

• Criação de cultura para o combate ao desperdício de energia nas esferas dos

governos estaduais e municipais;

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• Desenvolvimento de novas tecnologias e criação de mercado para o uso de

equipamentos eficientes;

• Minimização dos impactos ambientais decorrentes da implantação de novos

empreendimentos energéticos;

• Aumento da capacidade produtiva e da competitividade internacional;

• Postergação de investimentos para expansão do sistema elétrico;

• Contribuição para o desenvolvimento sustentável.

E para as Concessionárias, o objetivo é alcançar as seguintes metas até 2002:

• Deslocamento da ponta do sistema elétrico;

• Redução das perdas no sistema elétrico;

• Postergação de investimentos em capacidade instalada;

• Disponibilidade de energia para atendimento a novos consumidores.

• Desenvolvimento de novos negócios na área de conservação de energia; Para as

Prefeituras;

• Favorecimento à segurança pública;

• Melhoria da imagem das cidades;

• Melhoria da qualidade da iluminação pública;

• Melhores condições noturnas ao turismo, comércio, esporte e lazer;

• Redução média de 30% a 40% nas contas de energia elétrica de iluminação

pública.

Assim, estávamos a um passo da decisão sobre o tema para o projeto final, e em

outubro de 2000 um fato novo aparecia. A Iluminação Pública passara a ser de maior interesse

de empresas do setor, e com isso alavancou pesquisas e desenvolvimentos em produtos até

então tidos como únicos no mercado. Desde 1998 protótipos de reatores eletrônicos surgiam, e

a concepção de produtos desse tipo para o setor de Iluminação Pública estava consolidando-

se.

A nossa oportunidade estava aí, pois o LACTEC – Instituto de Tecnologia para o

Desenvolvimento, começara um estudo sobre relês fotoelétricos em 1998, com a finalidade de

Página - 119 -

minimizar as perdas durante a comutação de tais equipamentos. O relê fotoeletrônico duplo

foi fruto desse estudo. Disposto a financiar nosso estudo, viabilidade e protótipo, o LACTEC

incentivou a continuidade desse projeto, permitindo o livre acesso da equipe às suas

dependências e Biblioteca.

Os Relés Fotoelétricos e Fotoeletrônicos disponíveis no mercado apresentam,

invariavelmente, contatos mecânicos para o acionamento/desacionamento do reator de

iluminação pública. Apesar do baixo custo inicial, um grande inconveniente destes relês é o

alto índice de falhas devido à soldagem dos contatos durante surtos na rede elétrica comercial,

ocasionando um alto custo de manutenção. O Relê Fotoeletrônico de Estado Sólido visa

apresentar uma alternativa aos relês convencionais, a um baixo custo, elevado desempenho,

inovando o controle da iluminação pública.

Dessa forma atendemos aos objetivos principais do PROCEL, modernizando e

melhorando a eficiência energética dos sistemas de Iluminação Pública, fomentando o

desenvolvimento tecnológico de equipamentos, com a perspectiva de redução de demanda do

sistema elétrico no horário de pico; redução do consumo de energia elétrica e incentivando a

gestão eficiente destes sistemas.

12.1. OBJETIVO

Desenvolvimento de um protótipo de Relê Fotoeletrônico de Estado Sólido para

lâmpadas de vapor de sódio e vapores metálicos, contendo as seguintes características:

• Baixas Perdas;

• Alta confiabilidade;

• Acionamento de reatores até 400W;

• Proteção contra surtos;

• Acionamento do relê na passagem por zero da tensão de alimentação.

12.2. CARACTERÍSTICAS E DESEMPENHO DESEJADO

• Relê Fotoeletrônico com Chave em Estado Sólido;

Página - 120 -

• Acionamento de reatores eletrônicos e convencionais até 400W;

• Perda no relê: 0,55% da Pnominal do reator com fator de potência aproximadamente

unitário;

• Acionamento do relê na passagem por zero da tensão de alimentação;

• Tensão de alimentação: 220V (+/- 10%).

12.3. DESENVOLVIMENTO

O desenvolvimento do Relê Fotoeletrônico foi realizado no Laboratório Central de

Pesquisa e Desenvolvimento – LACTEC durante o período de out./2000 a Jun/2001.

12.4. PROJETO DO RELÉ FOTOELETRÔNICO

A Figura 1 mostra um diagrama em blocos simplificado do circuito do Relê

Fotoeletrônico, destacando suas principais partes.

O Relê Fotoeletrônico trabalha com a mesma alimentação dos reatores para iluminação

pública, ou seja, 220V.

Sua configuração está dividida em seis blocos: fonte de alimentação, detetor de

passagem por zero, fotosensores, gerador de pulsos, comando da chave e chave estática.

Figura 1 - Diagrama em blocos do relê fotoeletrônico

Detetor de

Zero

Fotosensores

Oscilador

Comando da

Chave

Reator

Fonte Capacitiva

Página - 121 -

12.4.1. FONTE DE ALIMENTAÇÃO

A fonte de alimentação do Relê Fotoeletrônico é do tipo capacitiva, figura 2a, e

fornece 11V contínuos para a alimentação dos demais blocos. A potência máxima fornecida

pela fonte é de aproximadamente 100 mW. O consumo do circuito de proteção para o relê é

de aproximadamente 30 mW, e no máximo 70mW no circuito de comando da chave em

estado sólido.

A Figura 2b apresenta a variação da tensão de alimentação no instante em que a chave

em estado sólido é comandada a conduzir. Observa-se uma queda nesta tensão devido a

energia que a fonte de alimentação deve fornecer para que a chave entre em condução. Para

minimizar esta queda, foram utilizadas duas abordagens: a utilização de TRIAC (Triode AC

Semiconductor Switch) especial (Sensitive Gate) e sinais de comando pulsados no gatilho do

TRIAC. A variação de tensão, como pode ser observado na figura, ficou em torno de 5%.

Figura 2a – Fonte Capacitiva Figura 2b – Variação da tensão de alimentação

no

instante do acionamento da chave

estática.

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12.4.2. DETECÇÃO DA PASSAGEM POR ZERO

A detecção da passagem por zero é feita

pela comparação da tensão da rede com uma

referência de tensão próxima a zero. Através da

figura 3, que apresenta o circuito de detecção

da passagem da tensão da rede de alimentação

por zero, pode-se observar o princípio de

funcionamento deste circuito. A tensão da rede

é amostrada através do resistor R1, ligada ao

terminal não inversor do operacional e limitada

através do diodo zener DZ. É feita então a

comparação deste sinal com uma referência,

obtida através de um divisor resistivo composto

por R2 e R3 e conectado ao terminal inversor

do

Figura 3 – Circuito detetor da passagem da

tensão da

rede comercial por zero.

do operacional. Quando a tensão da rede de alimentação comercial for maior que

aproximadamente 4V, a tensão do operacional satura em um valor alto (aproximadamente

10% abaixo da tensão da fonte de alimentação).

Utilizando uma característica não linear do amplificador operacional, na qual, para

uma tensão na entrada não inversora abaixo da tensão de alimentação negativa do CI, faz com

que a saída do operacional sature em um valor alto. Sendo assim, a tensão de saída do

operacional somente estará baixo durante um pequeno intervalo de tempo em que a tensão da

rede comercial estiver dentro da faixa de aproximadamente 0 a 4 V. A figura 4 apresenta a

tensão de saída do operacional de detecção de zero, onde pode ser comprovado os limites de

atuação do operacional.

Página - 123 -

A figura 5 apresenta o início da geração dos pulsos que acionam a chave em estado

sólido, sincronizado com a passagem da tensão de alimentação da rede comercial por zero.

Este comportamento permite que após uma falta (momentânea) de energia elétrica, a chave

inicie a condução no instante da passagem por zero da tensão e minimize os picos de corrente

na chave, o que aumenta a vida útil da mesma.

Vrede

Vsaída

Figura 4 – Tensão na saída do circuito de detecção da passagem por zero.

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Figura 5 – Início da geração de pulsos para comando da chave estática, sincronizado com a

passagem da tensão da rede comercial de energia elétrica.

A figura 6 apresenta a corrente de carga na partida do reator da lâmpada de vapor de

sódio com correção de fator de potência. Observa-se que não ocorrem picos de corrente na

partida, já que o início de condução da chave estática ocorre na passagem da tensão por zero.

Testes realizados com um reator de 400W com capacitor de correção de fator de potência de

50µF e partida sem detecção da passagem por zero da tensão de rede apresentaram correntes

de pico de até 70 vezes a corrente eficaz de carga, ou seja, correntes com fator de crista de 70.

Apesar de não danificar o componente de imediato, estes picos de corrente ocasionam uma

diminuição da vida útil do componente.

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Figura 6 – Corrente de carga na partida de lâmpada de vapor de sódio com correção FP.

12.4.3. FOTOSENSOR

O circuito dos Fotosensores (fototransistores)

tem por finalidade captar o fluxo luminoso do

ambiente externo e atuar no circuito de comando da

chave. Segundo a norma ABNT/NBR5123 (1998) a

chave deve ser comandada a conduzir (ligar) entre

os níveis de luminância de 3 lux a 20 lux, medidos

em plano tangente à superfície da tampa do relê, e

comandada a bloquear com no máximo 80 lux no

mesmo plano, mantendo a relação de 1,2 a 4 entre

ligar e desligar, em tensão nominal.

Figura 7 – Circuito do Fotosensor.

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A utilização de dois fototransistores em paralelo contribui para a melhoria da

linearidade de resposta do circuito de comando. A figura 7 apresenta o circuito do fotosensor.

Observa-se que quanto maior o nível de iluminamento externo, maior o nível de tensão que é

aplicado na entrada inversora do amplificador operacional. Após um determinado nível,

definido pelo divisor resistivo ligado à entrada não inversora do operacional, a saída do

mesmo é forçada ao nível baixo, que faz com que um transistor ligado à entrada não inversora

do operacional do circuito de passagem por zero force uma saída alta neste operacional, ou

seja, desabilitando os pulsos no gatilho do TRIAC.

12.4.4. GERADOR DE PULSOS

Devido à natureza indutiva da carga a ser alimentada, não foi possível a utilização de

pulso único de comando, já que a priori não se sabe o instante exato de anulação da corrente

de carga, para que seja feito o comando da chave. Por isso foi utilizado a técnica de disparo

através de pulsos de corrente no gate do TRIAC. Com isso obtém-se uma economia de energia

para o comando da chave e ao mesmo tempo uma confiabilidade no disparo da mesma. A

figura 8 apresenta o circuito gerador de pulsos. Trata-se de um oscilador de relaxação, obtido

pela carga e descarga de um capacitor através de um, resistor.

O princípio de funcionamento é muito simples:

Quando a alimentação do CI é aplicada, a tensão de

saída do Amplificador Operacional satura em um valor

alto (aproximadamente 1,5V abaixo da tensão de

alimentação do CI). O capacitor começa então a se

carregar em direção à tensão de alimentação, e, ao

atingir o nível definido pelo divisor resistivo formado

por R1 e R2, faz com que a saída do operacional sature

em um nível baixo (aproximadamente 1,5 V acima da

tensão de referência (terra). Este ciclo se repete

indefinidamente, com um período de 2,2 vezes a

constante RC, independentemente do valor da fonte de

alimentação.

Figura 8 – Circuito do gerador de pulsos.

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A figura 9 apresenta os sinais de comando para o disparo do TRIAC. Foi escolhida

uma freqüência de 10 kHz devido a limitação do operacional.

Figura 9 – Pulsos gerados para o acionamento da chave.

12.4.5. COMANDO DA CHAVE ESTÁTICA

O acoplamento entre o circuito de comando

e o gate do TRIAC é feito capacitivamente, através

de um capacitor, o que melhora sensivelmente a

energia despendida. Uma das características

importantes no dimensionamento do dispositivo de

comando é a diferença entre os níveis de corrente

necessários para o disparo do TRIAC nos diferentes

quadrantes de operação. O IV quadrante de

operação é o mais crítico. Portanto, efetuando-se

uma operação segura neste quadrante, garantirá o

disparo nos demais. O TRIAC do Relê

Fotoeletrônico opera nos quatro quadrantes.

Figura 10 – Comando da Chave Estática.

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O circuito de comando do Relê Fotoeletrônico funciona da seguinte forma: quando

houver um iluminamento, sobre o fototransistor, acima de um determinado limiar, a saída do

circuito satura assumindo um valor baixo, fazendo com que um transistor entre em condução

e force a saída do circuito do detetor de passagem por zero a assumir um valor alto, que

desabilita a comutação da chave estática.

12.4.6. CHAVE ESTÁTICA

A chave estática escolhida foi um TRIAC, devido à relação custo/benefício comparada

às demais chaves (MOSFET, IGBT, BIPOLAR) e por ser uma chave bidirecional em corrente.

Para que fosse possível um circuito eletrônico de baixo consumo, optou-se por um TRIAC

com baixo nível de corrente para acionamento (Sensitive Gate). No entanto, esta característica

faz com que a capacidade de suportar altas derivadas de corrente e tensão fique

comprometida.

Por esse motivo utilizamos um TRIAC auxiliar de disparo (Sensitive gate), protegido

por um circuito RC (Souber) disparando um TRIAC principal para acionamento do conjunto

reator e lâmpada.

Figura 11 – Circuito da chave estática.

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12.4.7. PERDAS NA CHAVE ESTÁTICA

As perdas de condução na chave estática variam linearmente com a corrente que

circulam pela mesma, já que a tensão direta de condução do TRIAC varia muito pouco para as

variações de corrente direta, podendo ser visualizadas no gráfico da figura 12.

0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2 2.25 2.5 2.75 3 3.25 3.5 3.75 40

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

650

700

750

800Perdas de Condução na Chave Estática

Perdas de Condução no TRIAC (W)

Potê

ncia

Apa

rent

e do

Rea

tor (

VA

)

Figura 12 – Perdas de condução na chave estática

Página - 130 -

As figuras 13 e 14 apresentam a queda de tensão direta sobre o TRIAC durante o estado de condução.

Figura 13 – Tensão direta sobre o TRIAC durante condução para reator sem correção de FP.

Figura 14 – Tensão direta sobre o TRIAC durante condução para reator com correção de FP.

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12.5. LAYOUT DO RELÊ PARA CONFECÇÃO DA PLACA DE CIRCUITO

IMPRESSO

Abaixo são apresentados os layouts da placa de circuito impresso utilizado no projeto do

Relê Fotoeletrônico em Estado Sólido utilizando dois TRIAC’s.

Figura 15 – Layout PCI componentes.

Figura 16 – Layout PCI componentes/Top.

Figura 17 – Layout PCI componentes/Bottom.

Figura 18 – Layout PCI componentes/Top-

Bottom.

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O circuito com apenas um TRIAC é obtido fazendo-se um jump entre os terminais de

gate e T1 do Triac auxiliar. Esta conexão é mostrada na figura 19.

Figura 19 – Jump no caso de utilização de circuito com apenas um TRIAC.

12.6. AJUSTES NO RELÊ

12.6.1. AJUSTE DE SENSIBILIDADE

O ajuste de sensibilidade no Relê Fotoeletrônico pode ser feito ajustando-se o valor do

resistor R3 na figura 7:

Aumentando-se o valor deste resistor, a chave será acionada com uma menor

intensidade luminosa, ou seja, será acionada mais tarde ao anoitecer. Consequentemente,

diminuindo-se o valor desta resistência, a chave será acionada mais cedo ao anoitecer.

12.6.2. AJUSTE DE HISTERESE

O ajuste de histerese, ou seja, a diferença de iluminamento entre ligar/desligar é definido

pelos resistores R1, R2 e R4, na figura 7. Para efeito de ajuste, o resistor R2 é o que apresenta

o maior efeito neste parâmetro.

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Aumentando-se o valor de R2, aumenta-se o valor da histerese, ou seja, a relação entre

os níveis de iluminamento necessários para ligar e desligar a chave.

12.6.3. AJUSTE DE ATRASO PARA TRANSIÇÃO LIGADO/DESLIGADO

O Relê Fotoeletrônico apresenta um atraso na transição do estado ligado para desligado

e vice-versa, necessário para que fachos de luzes provenientes de faróis de automóveis,

relâmpagos e laseres (pointers) não acionem/desacionem o Relê Fotoeletrônico

indesejadamente. Para ajustar este atraso, deve-se ajustar o valor do capacitor C1 da figura 7.

Aumentando-se o valor deste capacitor, aumenta-se o atraso de transição.

12.6.4. AJUSTE DE TEMPO DE RESET DO RELÊ FOTOELETRÔNICO

Após uma falha momentânea na rede comercial, é necessário que haja um certo

intervalo de tempo para que o Relê Fotoeletrônico recupere a capacidade de comandar a chave

estática na passagem por zero da tensão. O ajuste foi feito de modo que em aproximadamente

meio ciclo da rede (8 ms) o Relê Fotoeletrônico já recupere esta capacidade.

O ajuste deste intervalo é feito na saída

do detetor de passagem por zero. Aumentando-

se o valor de R ou C, na figura 20; aumenta-se

o intervalo necessário para o reset, ou seja, o

intervalo em que deve haver a falta de energia

para que o Relê Fotoeletrônico recupere a

capacidade de detecção de passagem por zero.

Figura 20 – reset do relê

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APÊNDICE A

I) PLANO DIRETOR DE CONSERVAÇÃO DE ENERGIA NA

ILUMINAÇÃO PÚBLICA – CIDADE DE CURITIBA

Em 1943, a cidade teve pela primeira vez um Plano Diretor, conhecido como Plano

Agache, tendo como características o alargamento das principais vias públicas, implantação

de um sistema radial de largas avenidas ao redor do centro e a divisão da cidade em zonas

específicas. Embora não implantado totalmente, este Plano norteou o crescimento da cidade

até a metade da década de sessenta. Entre as várias iniciativas do Poder Público, constatou-se

a preocupação com a iluminação pública, tendo em vista que no começo dos anos 50,

praticamente, toda a periferia da cidade não possuía iluminação pública. Com a criação da

Companhia Paranaense de Energia Elétrica – COPEL em 1954, a cidade passou a contar,

embora de forma embrionária, com um sistema de iluminação e os bairros mais afastados do

centro tradicional tiveram acesso à energia elétrica nas vias públicas.

Os custos atuais do Sistema de Iluminação Pública da cidade de Curitiba,

considerando-se a manutenção dos equipamentos e o custo da energia podem ser

significativamente reduzidos, respondendo à politica encampada pelo Governo Federal, com a

utilização de equipamentos modernos. Seguindo a tendência mundial na busca de soluções

que visem a conservação de energia e o combate ao desperdício, baseadas tanto nas

preocupações com problemas ambientais decorrentes da necessidade do uso de energia

nuclear, ou da geração térmica de eletricidade, a redução do consumo de eletricidade, a

redução do consumo de eletricidade significaria para o Brasil um passo importante para

melhor utilização dos recursos naturais e de capital. Representaria uma possibilidade de adiar,

ou mesmo de evitar investimentos na construção de novas usinas.

Em 1986, houve uma forte atuação do PROCEL, que promoveu uma parceria cam as

Concessionárias no sentido de se eficientizar os sistemas de Iluminação Pública. No perídod

compreendido entre 1987 e 1996 por exemplo, 146.000 lâmpadas incandescentes e mistas

foram substituídas por VM-80 e VM-125 somente na área de concessão da COPEL, retirando

cerca de 16.000 kW de ponta e com uma energia acumulada conservada de 373.000 MWh. A

nível nacional estão aprovados pela Eletrobrás, em cidade como Salvador, Manaus, Recife e

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outras, programas para a substituição de aproximadamente 800.000 pontos de Iluminação

Pública, por lâmpadas mais eficientes.

II) OBJETIVO

Apresentar propostas para melhoria do nível da qualidade do sistema e iluminação

pública da Cidade de Curitiba, bem como a redução dos custos com energia elétrica e de

manutenção, baseado principalmente na utilização de equipamentos mais eficientes.

III) MANUTENÇÃO

Levantamentos de campo efetuados na cidade apontam para alguns problemas de

manutenção, como por exemplo :

• aproximadamente 7% do sistema permanece com as lâmpadas acesas durante o dia,

indicando problemas com os relés (levantamento LAC);

• muitas lâmpadas utilizadas já estão com sua vida útil vencida, reduzindo

significativamente o fluxo luminoso

• a maioria das luminárias LM1 utilizadas estavam em mau estado de conservação,

reduzindo o seu rendimento em média para 60% do valor inicial

• existem áreas na cidade onde o vandalismo é bastante acentuado, em alguns casos

atingindo 40% de lâmpadas substituídas anualmente

IV) REATORES

Os reatores convencionais atualmente em uso nos sistemas de Iluminação Pública

possuem perdas da ordem de 10% a 20%, além do que, conforme levantamentos de campo

efetuados , o fator de potência da instalação que segundo a norma deve ser de no mínimo 0,92,

em muitos casos não chegou a este valor, sendo encontrados valores de até 0,6, indicando uma

depreciação do capacitar de correção do fator de potência.

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Estão sendo desenvolvidos reatores de baixas perdas para Iluminação Pública, tendo

como principais características perdas estimadas abaixo de 10%, portanto inferiores à dos

reatores convencionais.

V) FOTOCÉLULAS

Ensaios realizados em relés fotoelétricos de diversos fabricantes retirados do sistema

de Iluminação Pública na cidade de Curitiba, apresentam uma dispersão bastante significativa

no que diz respeito ao tempo de lâmpada ligada, chegando a valores de até 30 minutos.

Outro fator importante diz respeito à vida útil das fotocélulas. O custo unitário gira hoje em

torno de R$ 5,00 (cinco reais), porém o custo de manutenção das mesmas, considerando mão

de obra, caminhão e toda infra estrutura necessária é muito superior a este valor, portanto uma

vida útil superior, dependendo do preço do equipamento poderá ser vantajoso para a

Prefeitura.

Além dos aspectos acima, outro ponto importante ‚ a característica construtiva dos

relés, cujos contatos são NF (normalmente fechados), fazendo com que, em caso de defeitos a

lâmpada permaneça acesa. Considerando que aproximadamente 7% do sistema de Iluminação

Púbica permanece aceso durante o dia, a alteração nas especificações para contatos NA

(normalmente abertos) eliminaria este problema. Cabe lembrar que está em estudo pela

ANEEL o faturamento para as lâmpadas acesas durante o dia.

A COPEL está alterando suas normas técnicas, no sentido de estreitar os limites de

funcionamento das fotocélulas, bem como a utilização de contatos NA. Neste sentido a

utilização destas normas por parte da Prefeitura Municipal de Curitiba , bem como a exigência

de garantias por parte do fabricante, e a aplicação de critérios que contemplem a relação

custo/benefício nas licitações poderão trazer uma grande redução nos custos de manutenção

para a Prefeitura Municipal de Curitiba.

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VI) LUMINÁRIAS

Conforme já mencionado, grande parte das luminárias utilizadas no sistema de

Iluminação Pública em Curitiba, principalmente as luminárias para lâmpadas de 80W e 125W

são bastante antigas, do tipo aberta (LM-1 e LM-10). Ao longo do tempo, o corpo refletor

destas luminárias sofre um processo de oxidação o qual compromete a reflexão do corpo

ótico. Ensaios de Laboratório apontam para uma redução para 60% do valor inicial. Além do

aspecto da superfície refletora, em alguns setores da cidade a taxa de troca de lâmpadas em

função do vandalismo chega a 72% do total de lâmpadas trocadas.

Existem atualmente no mercado luminárias fechadas, cujo conjunto ótico ‚ protegido

por policarbonato, que tem como características uma rigidez mecânica extremamente alta,

suportando inclusive a disparos de armas de fogo, evitando assim o vandalismo, uma

resistência à raios ultravioleta também muito alta, além de proteger a superfície refletora,

retardando o processo de perda de rendimento. Ensaios comparativos entre luminárias

protegidas novas, e as luminárias tradicionais novas, indicam para um mesmo nível de

rendimento.

Em que pese o preço destas luminárias ( à partir de R$ 65,00) ser superior às

luminárias tradicionais (R$ 17,50), considerando a maior durabilidade das mesmas, mantendo

quase inalteradas as características de rendimento ao longo do tempo, bem como uma redução

significativa na taxa de vandalismo, o custo de manutenção será reduzido significativamente.

VII) ECONOMIZADORES

São equipamentos que, em intervalos de tempo predeterminados, reduzem a potência

das lâmpadas. Como exemplo, supondo que a redução se dê para 70% da potência nominal,

até 3 horas após o acendimento e à partir das 0:00hs, a redução total no consumo de energia ‚

de 22%.

A instalação de tais equipamentos se dá através da substituição simples dos relés

fotoelétricos, uma vez que possuem caracter¡sticas muito semelhantes, e o custo é da ordem

de R$ 35,00 a R$ 40,00.

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A utilização deste tipo de equipamento requer um entendimento com a concessionária,

uma vez que, em não se tendo medição de consumo de energia para o sistema de Iluminação

Pública, a legislação vigente prevê o faturamento em função da potência instalada, e pelo

período médio anual de 12 horas. Com a utilização deste equipamento, potência instalada é a

mesma, porém o consumo de energia elétrica é menor. Estudos por parte da ANEEL estão em

andamento para adequação da legislação.

Com relação a receptividade quanto aos índices de iluminamento nos instantes de

redução de potência, resultados de uma pesquisa realizada em Curitiba indicam não haver

nenhuma percepção por parte da população da diminuição dos níveis de iluminamento nos

horários de redução.

VIII) FOTOCÉLULAS

De acordo com informações fornecidas pela Prefeitura Municipal de Curitiba, são

adquiridas em média 2300 fotocélulas /mês( jan/97 a out/97) para a manutenção do sistema.

Considerando problemas como qualidade do equipamento e de custos de manutenção, bem

como a nova Norma Técnica Copel (NTC) sobre o assunto, pode-se sugerir que sejam

adquiridos somente equipamentos em conformidade com esta norma, tendo como principais

características um estreitamente da faixa de sensibilidade, mantendo a lâmpada acesa durante

um período menor, e o desligamento da lâmpada em casos de defeito no equipamento.

IX) OPERACIONALIZAÇÃO

A implantação dos equipamentos deverá obedecer um cronograma de médio ou de

longo prazo, no qual a cidade seja dividida em áreas de prioridades, levando-se em

consideração critérios como índices de criminalidade, localização de escolas, vandalismo,

eixos viários, etc . A instalação dos equipamentos novos deverão ser realizados de maneira

seqüêncial, obedecendo esta escala de prioridades, no sentido de que os equipamentos

retirados do sistema e que estejam em bom estados de conservação possam ser utilizados

pelas equipes de manutenção no restante do sistema.

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Desta maneira, além de minimizar o sucateamento dos equipamentos antigos, abre-se a

possibilidade da utilização de novos equipamentos que venham a surgir no mercado durante a

fase de execução deste plano, como por exemplo lâmpadas de vapor sódio de 100 W,

largamente utilizadas no exterior, e que estão chegando agora no mercado brasileiro, bem

como reatores de baixas perdas, os quais em função dos custos e critérios apropriados de

aquisição poderão ser muito interessantes.

X) CONSIDERAÇÕES FINAIS

Um Plano de Iluminação Pública para a cidade de Curitiba deve necessariamente levar

em consideração, além dos aspectos da eficientização, as novas necessidades da cidade, como

por exemplo: segurança, novos eixos viários, localização de escolas, novas áreas de

concentração urbana, etc. , enfim, uma série de informações que cabem ao poder público

competente estabelecer.

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Bibliografia:

Eletricidade Moderna – Editora Aranda, Ano XXVII Número 294


Eletricidade Moderna – Editora Aranda, Ano XXVIII Número 309



Eletricidade Moderna – Editora Aranda, Ano XXIX Número 324






Eletricidade Moderna – Editora Aranda, Ano XXIX Número 327

http://www.muricy.com.br

http://www.repume.com.br

http://www.startengenharia.com.br

http://www.portoalegre.rs.gov.br/obras/ilumin.htm

http://www.levilux.com.br

http://www.ibam.org.br/rcidades/iluminação.htm

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