ESTUDO DE VIABILIDADE FINANCEIRA DE UM PROJETO DE...
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ESTUDO DE VIABILIDADE FINANCEIRA DE UM PROJETO DE ILUMINAÇÃO LED Igor Bakman Projeto de graduação apresentado ao Curso de Engenharia Elétrica da Escola Politécnica, Universidade Federal do Rio de Janeiro, como parte dos requisitos necessário à obtenção do título de Engenheiro. Orientador: Walter Issamu Suemitsu Março, 2018
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ESTUDO DE VIABILIDADE FINANCEIRA DE UM PROJETO
DE ILUMINAÇÃO LED
Igor Bakman
Projeto de graduação apresentado ao Curso de
Engenharia Elétrica da Escola Politécnica,
Universidade Federal do Rio de Janeiro, como
parte dos requisitos necessário à obtenção do
título de Engenheiro.
Orientador: Walter Issamu Suemitsu
Março, 2018
ii
Bakman, Igor
Estudo de viabilidade financeira de um projeto de iluminação LED/Igor Bakman.
– Rio de Janeiro: UFRJ/ Escola Politécnica/ Curso de Engenharia Elétrica, 2018
IX, 43p.:il.;29,7 cm.
Orientador: Walter Issamu Suemitsu
Projeto de Graduação UFRJ/ Escola Politécnica/ Curso de Engenharia Elétrica, 2018.
Referências Bibliográficas: p. 42-43
1. Iluminação. 2. LED. 3.Eficiência Energética.
Figura 1 -
.
iii
ESTUDO DE VIABILIDADE FINANCEIRA DE UM PROJETO DE
ILUMINAÇÃO LED
Igor Bakman
PROJETO DE GRADUAÇÃO SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO
CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA DA ESCOLA POLITÉCNICA DA
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS
REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE ENGENHEIRO
ELETRICISTA.
Examinado por:
__________________________________________
Prof. Walter Issamu Suemitsu, Dr. Ing
___________________________________________
Prof. Sérgio Sami Hazan, Ph.D
_________________________________________
Eng. Anna Teresa Moraes Novis
Março, 2018
iv
AGRADECIMENTOS
Primeiramente, agradeço o meu orientador Walter por toda disponibilidade,
paciência e ajuda nos últimos períodos e, principalmente pelos ensinamentos, na
disciplina de Conservação de Energia, que estimulou o meu interesse pela área, sendo
fundamental para a elaboração deste projeto.
Agradeço aos meus pais e a minha irmã por todo o acompanhamento e incentivo
nos últimos anos, fundamentais nessa jornada. Sem eles, sem dúvida, seria muito mais
difícil.
Por fim, agradeço a paciência dos meus amigos de infância e adolescência por
todos os finais de semana de estudo em que deixei de sair com eles. E, aos amigos da
faculdade por toda a força, motivação e colaboração que tivemos, nos últimos anos, para
alcançar o sonhado título de Engenheiro.
v
Resumo
Este trabalho apresenta um estudo de viabilidade econômica de um projeto de
iluminação LED. O objetivo é apresentar as etapas do projeto, desde os índices de
iluminação, propostas, investimento realizado, até o retorno econômico alcançado.
Ao longo do trabalho serão abordados temas de eficiência energética, barreiras e
incentivos, tipos de iluminação, lâmpadas e suas características, assim como a história do
LED, o cenário do mercado e a projeção para o futuro: temas do campo da energia elétrica.
Palavras chave: Eficiência energética, Iluminação, LED.
vi
Abstract
This paper presents an economic feasibility study of a LED lighting project. The
objective is to present the stages of the project, from the lighting indexes, the proposals,
the investment made, and the financial return of the project.
Throughout the work will be addressed topics of energy efficiency, barriers and
incentives, types of lighting, lamps and their characteristics. It will present the LED
story, the market and the projection for the future.
Key words: Energy, Efficiency, lighting, LED
vii
Sumário
1.Introdução ................................................................................................................1
2. Eficiência energética ................................................................................................2
2.1 Panorama internacional de eficiência energética ..................................................2
2.2 PROCEL ..................................................................................................................3
2.3 Barreiras ................................................................................................................4
2.3.1 Aspectos Institucionais .......................................................................................4
2.3.2 Incentivos Mal Alocados .....................................................................................5
2.3.3 Infraestrutura .....................................................................................................5
2.3.4 Informação e Treinamento .................................................................................5
2.3.5 Procedimento de Compra ...................................................................................5
2.3.6 Fornecedores de equipamentos .........................................................................6
2.3.7 Concessionárias ..................................................................................................6
2.3.8 Investimento inicial .............................................................................................6
3. Sistemas de iluminação ...........................................................................................7
3.1 Iluminação Natural ................................................................................................7
3.1.2 Benefícios da Iluminação Natural .......................................................................8
3.2 Iluminação Artificial ...............................................................................................8
3.2.1 Equipamentos ...................................................................................................11
3.2.1.1 Lâmpadas .......................................................................................................11
3.2.1.1.1 Lâmpadas Incandescentes ..........................................................................13
3.2.1.1.2 Lâmpadas Halógenas ..................................................................................14
3.2.1.1.3 Lâmpadas Dicroicas ....................................................................................14
3.2.1.1.4 Lâmpadas de Descarga ...............................................................................15
3.2.1.1.5 Lâmpadas Fluorescentes Tubulares ............................................................16
3.2.1.1.6 Lâmpadas Fluorescentes Compactas ..........................................................16
3.2.1.1.7 Lâmpadas de Vapor de Mercúrio ................................................................17
3.2.1.1.8 Lâmpadas Mistas ........................................................................................18
3.2.1.1.9 Lâmpadas de vapor de sódio de baixa pressão ...........................................18
3.2.1.1.10 Lâmpadas de vapor de sódio de alta pressão ...........................................19
3.2.1.1.11 Lâmpadas LED ...........................................................................................19
3.2.1.2 Luminárias .....................................................................................................20
3.2.1.2.1 Fechadas .....................................................................................................20
viii
3.2.1.2.2 Abertas .......................................................................................................21
3.2.1.2.3 Spots ...........................................................................................................22
4. Sobre o LED ............................................................................................................23
4.1 Mercado Brasileiro ..............................................................................................23
4.2 Descoberta LED ....................................................................................................25
4.3 Expansão do LED ..................................................................................................26
4.4 Fabricação LED .....................................................................................................26
4.5 Benefícios da iluminação LED ..............................................................................28
4.6 Mercado LED Mundial .........................................................................................28
5. Estudo de caso .......................................................................................................30
5.1 Estudo de caso – via pública ................................................................................30
5.2 Estudo de caso – Rede Privada ............................................................................32
5.2.1 Rede Privada – Investimento realizado .............................................................36
5.2.2 Rede Privada – Economia de luz .......................................................................37
5.2.3 Rede Privada – tempo de retorno de investimento ..........................................38
6. Conclusão ..............................................................................................................40
6.1. Projeto futuro ....................................................................................................40
7. Referências Bibliográficas .....................................................................................42
Índice de figuras:
Figura 1 - Ranking mundial de eficiência energética .......................................................3
Figura 2 - Selo Procel de eficiência energética ................................................................4
Figura 3 - Iluminação geral ..............................................................................................9
Figura 4 - Iluminação localizada .......................................................................................9
Figura 5 - Iluminação combinada .....................................................................................9
Figura 6- Reprodução de cores e seus índices ...............................................................12
Figura 7 - Lâmpada incandescente, filamento de tungstênio ........................................13
Figura 8 - Lâmpada halógena – característica construtiva .............................................14
Figura 9 - Lâmpada dicroica ...........................................................................................15
Figura 10 - Componentes da lâmpada fluorescente tubular (FUPAI,2006) ....................16
Figura 11 - Característica da lâmpada fluorescente compacta ......................................17
Figura 12 - Diversos modelos da lâmpada fluorescente compacta ................................17
Figura 13 - Lâmpada LED ...............................................................................................20
Figura 14 - Exemplos de luminárias fechadas ................................................................21
Figura 15 - Exemplos de luminárias abertas ..................................................................21
Figura 16 - Exemplo de lâmpada spot ............................................................................22
Figura 17 - Representação simbólica do LED .................................................................27
ix
Figura 18 - Estrutura do LED ..........................................................................................27
Figura 19 – Instalação da luminária LED ........................................................................30
Figura 20- Vista superior do parque com lâmpadas de sódio ........................................31
Figura 21 - Vista superior do parque com lâmpadas de LED ..........................................31
Figura 22 - Estudo de Iluminância ..................................................................................33
Figura 23 - Proposta fluorescente 2x54W .....................................................................34
Figura 24 - Proposta LED GE 2X36W ..............................................................................34
Figura 26 - Descrição da compra para o projeto ............................................................36
Índice de tabelas:
Tabela 1 - Valores médios de iluminância por classe visual ...........................................10
Tabela 2 - Fatores que determinam a iluminância adequada ........................................11
Tabela 3 - Lâmpadas e suas eficiências .........................................................................12
Tabela 4 - Economia de investimento ............................................................................32
Tabela 5 - Analise de consumo antes da substituição ....................................................37
Tabela 6 - Analise do consumo pós substituição ...........................................................37
Índice de gráficos:
Gráfico 1 - Tipos de empresas de iluminação ...............................................................23
Gráfico 2 - Share de participação LED ............................................................................24
Gráfico 3 - Divisão do mercado mundial ........................................................................29
Gráfico 4 -Divisão do mercado mundial e sua projeção 2011 -2021..............................29
1
1. Introdução
A escolha do tema de Iluminação LED foi motivada por diversos fatores. O
interesse surgiu durante a matéria de Conservação de Energia, onde tivemos a
oportunidade de analisar projetos através do viés financeiro, criando análises para
estipular o tempo do retorno do investimento.
Hoje, eficiência energética é um assunto abordado constantemente, e o que deve
ser feito para diminuir as perdas de energia. Assim, esse setor está em constante
desenvolvimento e, atualmente, as lâmpadas LED estão no centro das atenções quando o
assunto é iluminação. Essas têm um grande mercado pela frente, uma vez que as lâmpadas
incandescentes não estão sendo mais produzidas e as lâmpadas LED tem se tornado mais
barata, tornando-se mais acessível para a população.
Um dos objetivos desse trabalho é mostrar o caminho para a realização de um
projeto de eficiência em iluminação LED e apresentar a importância do estudo de
viabilidade econômica. Apesar de querermos estar sempre atualizados, com produtos de
última geração, nem sempre conseguiremos economizar com eles. Sendo assim, é
importante realizar o cálculo, para saber se o tempo de retorno é válido: ao realizar um
estudo para saber quais lâmpadas devem ser trocadas, por exemplo, conclui-se que as
lâmpadas mais utilizadas representam uma contribuição maior no orçamento final.
Ao longo do trabalho, serão abordados temas como: eficiência energética, suas
principais barreiras e incentivos nos dias de hoje. Serão abordados os tipos de iluminação,
sendo detalhadas as iluminações artificiais, seus tipos de lâmpadas e luminárias e suas
particularidades. O trabalho irá tratar também de como surgiram e como são produzidas
as lâmpadas LED, seus mercados mundial e brasileiro e suas projeções para o futuro. Por
fim, serão apresentados dois projetos: um para o setor público, analisando os ganhos e
investimento realizados, e outro para o setor privado, no qual serão apresentadas as
propostas de iluminação e sua economia, pelo investimento realizado e pelas contas de
luz apresentadas.
2
2. Eficiência energética
O conceito de eficiência energética está relacionado à produtividade: quanto
menos energia é necessária para realizar determinada atividade, mais eficiente é o
processo, com menos perdas indesejadas.
Atualmente, o seu termo se expandiu à proteção ambiental e ao desenvolvimento
sustentável, que tem como objetivo garantir o consumo das futuras gerações e atender às
atuais demandas.
Com o intuito de otimizar a eficiência energética, muitas empresas vêm investindo
em pesquisa e desenvolvimento, como por exemplo, maquinas de menor consumo e
motores mais eficientes. Para incentivar todo o investimento na modernização, o governo
criou o Programa Nacional de Conservação de Energia, PROCEL, em 1985.
2.1 Panorama internacional de eficiência
energética
No último estudo realizado pelo Conselho Americano para Economia Eficiente de
Energia, ACEEE, o Brasil ficou em penúltimo lugar do ranking das 23 maiores economias
do mundo, ficando na frente apenas da Arábia Saudita [1].
A eficiência energética pode ser analisada de duas formas: realizar mais trabalho
com a mesma energia ou utilizar menos energia para o mesmo trabalho. O resultado
alcançado está de acordo com os investimentos no setor, quando comparado aos
investimentos dos demais países analisados. A Alemanha, por exemplo, que ocupa a
primeira posição no ranking, tem a eficiência energética como uma das prioridades do
governo.
A posição do Brasil é bastante preocupante, uma vez que é o último colocado do
Brics e está atrás de países emergentes. O ranking foi elaborado a partir de 35 indicadores
distintos de eficiência energética para cada país, dentro de 4 subgrupos: construção,
indústria, transporte e investimento nacional.
3
2.2 PROCEL
O programa foi lançado no dia 30 de dezembro de 1985 pelo Governo Federal
para promover o uso eficiente de energia e combater o desperdício. Coordenado pelo
Ministério de Minas e Energia, o programa contribui para o desenvolvimento dos hábitos
de consumo e aumento da eficiência dos bens de consumo.
Ao longo desses anos de programa já foram investidos mais de R$2,5 bilhões pela
Eletrobrás, economizando 92 bilhões de kWh. No ano de 2016, foram economizados 11,7
bilhões de kWh, que é o equivalente ao consumo anual de 6,02 milhões de residências. A
emissão de CO² evitada corresponde a 499 mil veículos em um ano. Além disso, mais de
44 milhões de equipamentos foram vendidos com o selo do PROCEL.
O selo PROCEL de Economia de Energia, criado em 1993, tem como objetivo
informar quais produtos apresentam os melhores níveis de eficiência enérgica. O intuito
é estimular a fabricação de produtos mais eficientes, contribuindo para o desenvolvimento
sustentável.
Figura 2 - Ranking mundial de eficiência energética
4
O programa de incentivo ainda conta com vários subgrupos: Sanear (Eficiência
enérgica no Saneamento Ambiental); Educação (Informação e Cidadania); Edifica
(Eficiência Energética em Edificações) e outros. Vale destacar o Reluz (Eficiência
Energética de Iluminação Pública) que consiste na substituição de lâmpadas, luminárias
e semáforos por modelos mais eficientes. Desde 2000, já foram substituídos mais de 2,78
milhões de pontos de iluminação sendo investidos ao menos R$ 500 milhões de reais [2].
2.3 Barreiras
Apesar de toda a preocupação nos dias de hoje, ainda existem diversas barreiras
que dificultam que o processo de eficiência energética seja implantado nas instituições
públicas do país. São elas: aspectos institucionais, infraestrutura, informação e
treinamento, incentivos mal alocados, procedimento de compra, concessionárias,
fornecedores de equipamentos e capital.
2.3.1 Aspectos Institucionais
Para toda mudança de comportamento é necessário trabalho e dedicação, para,
então, trazer algum retorno desejado. Mudar os hábitos de consumo dentro das empresas
públicas é difícil, uma vez que os ganhos financeiros não retornam em investimento para
Figura 3 - Selo Procel de eficiência energética
5
seus colaboradores. Com isso, não se torna atrativo ter essa economia, visto que o
estabelecimento não colherá os frutos do trabalho (VARGAS JR, 2006) [3].
2.3.2 Incentivos Mal Alocados
A visão de curto prazo faz com que usuários optem por equipamentos mais baratos
e mais ineficientes, em vez dos mais modernos e eficientes. A escolha é pautada apenas
pelo investimento inicial, não considerando a economia gerada ao longo do tempo.
2.3.3 Infraestrutura
A barreira relacionada à infraestrutura concentra-se na falta de prestadores de
serviço com a especialização necessária para desenvolver projetos desse tipo (GELLER,
2003) [4].
2.3.4 Informação e Treinamento
A grande barreira nesse item é a falta de informação, na qual muitas vezes a
eficiência é compreendida como racionamento, sendo que são ações divergentes. A falta
de compreensão faz com que os indivíduos duvidem dos benefícios gerados, ignorando
os procedimentos de eficiência energética. Nas instituições públicas, essas atitudes são
mais corriqueiras, uma vez que o orçamento é apertado para aquisição de novos e mais
eficientes equipamentos.
2.3.5 Procedimento de Compra
Para que seja implementado um projeto de eficiência energética, é necessário que,
durante o processo de licitação dos equipamentos, os mesmos tenham uma especificação
técnica de acordo com o tipo de produto que será comprado. Normalmente, a ausência da
especificação faz com que sejam comprados produtos de qualidade inferior e que não
6
trazem benefícios. Assim, vemos a importância da especificação técnica (VARGAS JR,
2006) [3].
2.3.6 Fornecedores de equipamentos
Nem todas as indústrias estão de acordo com as políticas de eficiência energética.
Isso ocorre devido ao fato de que uma vez que em consenso, precisam investir mais em
pesquisas, desenvolvimento e modernização em sua produção, para que seus produtos
estejam de acordo com os padrões mínimos de eficiência energética (GELLER, 2003)
[4].
2.3.7 Concessionárias
O faturamento das concessionárias é relativo a venda de energia. Logo, é difícil
para elas incentivar a prática de eficiência energética, visto que suas vendas tendem a
reduzir. (VARGAS JR, 2006) [3].
2.3.8 Investimento inicial
Os produtos de maior eficiência são, em geral, mais caros. O preço elevado é
devido ao alto valor aplicado nas pesquisas para aumentar sua eficiência. Assim, no ato
da compra, os consumidores tendem a comprar equipamentos mais baratos, que na
maioria das vezes apresentam uma eficiência inferior (VARGAS JR, 2006) [3].
7
3. Sistemas de iluminação
Todos os ambientes precisam estar adequadamente iluminados, de modo que
permita as execuções das tarefas para a qual o ambiente é destinado. O objetivo de um
sistema de iluminação, é justamente proporcionar a iluminação adequada, evitando
desperdícios (CERVELIN, 2002) [5].
Hoje, existem tecnologias de controle de iluminação que combinam a iluminação
natural, proveniente do sol, com a iluminação artificial, criada pelo homem, como
lâmpadas e luminárias de diversos modelos. O controle é realizado automaticamente, por
computadores e sensores de iluminação, que vão aumentando gradativamente a
iluminação artificial, de modo a permitir que o ambiente esteja sempre apto para o
trabalho. Estudos mostram que esse mecanismo pode gerar economias de 20% a 45% de
acordo com o período do ano (ONAYG, GULER, 2003) [6].
3.1 Iluminação Natural
Por muito tempo, o aproveitamento da iluminação natural não foi altamente
explorado. O motivo para o uso ineficiente da iluminação solar foi causado pelo
surgimento das lâmpadas.
Nos últimos anos, a preocupação com os recursos de energia fez com que a
população mundial começasse a se conscientizar. Para melhorar o quadro, novas
tecnologias foram surgindo, como a lâmpada LED, e medidas eficientes como maximizar
o aproveitamento da iluminação natural. Além de diminuir o consumo de energia, a
iluminação natural eleva o bem-estar dos indivíduos, assim como a sua produtividade.
A luz natural produz uma alta qualidade visual, com ótima reprodução das cores.
Para extrair todos os benefícios da luz natural é necessário um estudo e projeto para evitar
incidência direta, pois esta é prejudicial e pode gerar superaquecimento dos ambientes. E
uma vez que buscamos eficiência energética, a troca de luz artificial por natural pode
acarretar prejuízos, uma vez que, mal projetada pode acarretar uma sobrecarga no sistema
de refrigeração.
8
3.1.2 Benefícios da Iluminação Natural
A luz natural produz uma série de benefícios ao ser humano. Estudos já
comprovaram que o nosso relógio biológico reage junto aos estímulos naturais que
recebemos, maximizando a nossa sensação de bem-estar, com a melhora de humor,
aumento da autoestima e moral das pessoas, além de que a luz natural atua como
regulador do nosso corpo, como sono e apetite.
Estudos afirmam que a iluminação natural pode influenciar no nosso ambiente de
trabalho. O bem-estar provocado pela luz natural faz com que os trabalhadores se sintam
mais bem-dispostos, aumentando a sua produtividade. Além de provocar menos dores de
cabeça, com ambientes melhor iluminados e diminuindo riscos de acidente de trabalho.
Escolas e universidades também devem aproveitar dos benefícios oriundos da
iluminação natural. Ambientes devidamente iluminados diminuem os gastos, melhora a
frequência dos professores e alunos, assim como seus desempenhos pedagógicos, além
de tornar o ambiente menos estressante, de acordo com o artigo Benefits of Natural
Daylighting 1998 [7].
3.2 Iluminação Artificial
Hoje, a iluminação artificial está diretamente relacionada as lâmpadas e
luminárias, seja em ambientes fechados ou abertos. Em todo projeto de iluminação é
necessária uma análise para determinar qual é a lâmpada mais adequada para se utilizar,
levando em consideração o ângulo do feixe, e a distribuição uniforme de iluminação. Com
o desenvolvimento da iluminação artificial, tornou-se possível desenvolver atividades em
horários alternativos.
Pode-se considerar 3 tipos de iluminação artificial:
1. Iluminação geral.
2. Iluminação localizada.
3. Iluminação combinada
9
Figura 6 - Iluminação combinada
Figura 4 - Iluminação geral
Figura 5 - Iluminação localizada
10
A iluminação geral fornece uma iluminação uniforme de todo o ambiente,
enquanto a localizada contem pontos focais que necessitam de uma iluminação elevada,
ideal para atividades de precisão por exemplo. A iluminação combinada é composta por
uma iluminação uniforme com pontos um pouco mais iluminados.
A iluminância é definida pela densidade de luz necessária para uma determinada
tarefa visual. É a razão entre o fluxo luminoso incidente numa superfície por unidade de
área, é medido em lux. E para todo projeto é necessário utilizar como referência a norma
estabelecida de iluminância de acordo com a sua classificação de tarefa, faixa etária dos
frequentadores do ambiente. A tabela 1 apresenta os valores médios de iluminância por
classe visual.
A tabela 1 apresenta 3 variações de iluminância para cada tipo de atividade. Para
definir qual iluminância deve ser utilizada em um projeto é necessário levar em
consideração outros três fatores: idade dos frequentadores do ambiente, a velocidade e a
precisão da tarefa e a refletância do fundo. Assim, deve-se realizar a soma dos pesos da
tabela a seguir:
Tabela 1 - Valores médios de iluminância por classe visual
11
Quando a soma dos pesos for menor que -1, adota-se a menor iluminância, caso a
soma seja maior que +1 deve-se utilizar a maior iluminância, nos demais casos é adotado
a iluminância média.
3.2.1 Equipamentos
Nos próximos tópicos serão abordados alguns dos principais equipamentos do
sistema de iluminação.
3.2.1.1 Lâmpadas
O único conversor de energia elétrica em luz visível são as lâmpadas (GUISI,
1998) [8]. No entanto, para que a luz possa ser produzida de forma adequada são
necessários alguns componentes auxiliares.
As principais características são:
Fluxo luminoso – potência luminosa produzida por uma fonte, por segundo, em
todas as direções. Sua unidade de medida é em lúmen.
Eficiência Luminosa – é a razão entre o fluxo luminoso e a potência consumida
em watts. A tabela a seguir apresenta diferentes tipos de lâmpadas e suas respectivas
eficiências.
Tabela 2 - Fatores que determinam a iluminância adequada
12
Tabela 3 - Lâmpadas e suas eficiências
Índice de reprodução de Cor (IRC) – corresponde a medida entre a cor real de um
objeto e sua aparência diante de uma determinada fonte de luz. O ideal é que a luz artificial
permita a visualização das cores o mais próximo da iluminação natural. Lâmpadas com
100% de IRC, apresentam as cores com precisão. Assim, quanto menor esse percentual
maior a discrepância de cor.
Vida média – é o tempo no qual 50% da amostra de uma lâmpada ensaiada se
mantem acessa sob condição controlada.
Figura 7- Reprodução de cores e seus índices
13
3.2.1.1.1 Lâmpadas Incandescentes
A lâmpada incandescente por muito tempo foi a mais utilizada mundialmente,
apesar de apresentar uma baixa eficiência. Da energia que consome transforma de 10 –
15 % em luz. A energia consumida que não é transformada em luz é dissipada em calor.
Apresenta um índice de cor é de 100% (GAIA, 2004) [9]. Hoje em dia, não são mais
fabricadas e estão sendo substituídas por lâmpadas mais eficientes.
O seu mecanismo de funcionamento é através de um filete, atualmente de
tungstênio trefilado, que é percorrido por corrente elétrica, que quando no vácuo ou em
meio gasoso apropriado gera calor e iluminação. Para que o filamento seja capaz de emitir
luz é necessário um elevado ponto de fusão e de baixa evaporação.
Segundo a tabela do Programa Brasileiro de Etiquetagem (PBE) do INMETRO,
atualmente no Brasil, a vida média de uma lâmpada incandescente é de 750h quando
dimensionada para 127V.
As lâmpadas incandescentes são utilizadas, muitas vezes, para aproveitar o calor
gerado na transformação de energia elétrica em luminosa. Alguns exemplos são
chocadeiras de aviários, tanques de repteis, maquinas industriais de processamento por
radiação infravermelho. Em climas frios, o calor é aproveitado para aumentar o
aquecimento interno.
Figura 8 - Lâmpada incandescente, filamento de tungstênio
14
3.2.1.1.2 Lâmpadas Halógenas
As lâmpadas halógenas são similares às incandescentes, porém elas apresentam
halogênio no interior do bulbo, junto ao gás criptônio. O objetivo dessa mistura é criar
um ciclo regenerativo, que tem como objetivo evitar o escurecimento, aumentar a vida
útil e sua eficiência luminosa. Sua vida média é de aproximadamente 3.000 horas.
Hoje, a lâmpada halógena fornece mais luz com uma menor potência, tornando-
se assim mais eficiente que as incandescentes. Além disso, sua luz branca oferece um
maior realce de cores e visibilidade.
3.2.1.1.3 Lâmpadas Dicroicas
A lâmpada dicroica é uma variação da lâmpada halógena com bulbo de quartzo,
no centro de um refletor com espelho multifacetado numa base de pinos. Seu facho de luz
é delimitado, homogêneo, com abertura controlada. Por transmitir, aproximadamente,
65% da radiação infravermelha para parte superior da lâmpada, se torna uma lâmpada
mais fria.
Existem duas variações para lâmpadas de 50W e 12V:
Dicroica fechada: abertura de facho de 12°, 24° e 36°, com vidro refletor dicroico.
Dicroica aberta: abertura de facho de 24° e 36°, com vidro refletor dicroico sem
vidro frontal.
Figura 9 - Lâmpada halógena – característica construtiva
15
Devido a sua composição, apresentam uma luz mais branca, brilhante e intensa,
tornando-se ótimas para fins decorativos. Além disso, transmitem menos calor ao
ambiente. Por serem uma variação das lâmpadas halógenas, apresentam uma durabilidade
similar de aproximadamente 3.000 horas.
3.2.1.1.4 Lâmpadas de Descarga
A luz é produzida a partir de uma descarga elétrica contínua em um gás ou vapor
ionizado, combinado com fosforo depositado no bulbo que, excitado pela radiação de
descarga gera uma luminescência. Na maioria das lâmpadas de descarga, são usados os
gases argônio, neônio, xenônio, hélio ou criptônio e os vapores de mercúrio e sódio.
Para funcionamento, as lâmpadas de descarga necessitam de um reator, para
limitar a corrente e controlar a tensão. Os reatores podem ser eletromagnéticos ou
eletrônicos.
O Reator eletromagnético é constituído por um núcleo de aço silício e bobinas de
fio de cobre esmaltado, com resina de poliéster e com carga mineral, tendo um grande
poder de isolamento e dissipação térmica (FUPAI, 2006).
Por sua vez, o reator eletrônico apresenta uma partida convencional. É utilizado
com mais frequência em locais com grande humidade e baixa temperatura.
Figura 10 - Lâmpada dicroica
16
3.2.1.1.5 Lâmpadas Fluorescentes Tubulares
São lâmpadas de descarga de baixa pressão, onde a luz é produzida por pó
fluorescente que é ativado pela radiação ultravioleta da descarga. É formada por uma
estrutura cilíndrica e longa, nas suas extremidades contem vapor de mercúrio em baixa
pressão com uma pequena quantidade de gás inerte para facilitar a partida. No interior do
bulbo temos um pó fluorescente ou fosforo que determinam a quantidade e qualidade da
cor da luz emitida.
Apresentam diversos tamanhos, podendo variar de comprimento e diâmetro. São
bastante econômicas e sua potência varia de 15 a 110W. Apresentam uma alta eficiência
e longa durabilidade, até 20.000 horas e com 85% de IRC. Na maioria das vezes são
utilizadas para iluminar grandes áreas como escritórios, salas de aula, hotéis,
supermercados e etc.
3.2.1.1.6 Lâmpadas Fluorescentes Compactas
São similares as anteriores, porem com tamanho reduzido. Estão disponíveis em
várias formas e tamanhos e sua base é de rosca.
São de excelente qualidade de luz, com alta eficiência energética, além disso
apresentam uma vida útil de aproximadamente 15.000 horas. Seu consumo de energia
elétrica chega a ser até 80% menor comparada as incandescentes comum. Seu IRC é de
aproximadamente 85% (VARGAS JR., 2006) [3].
Figura 11 - Componentes da lâmpada fluorescente tubular (FUPAI,2006)
17
3.2.1.1.7 Lâmpadas de Vapor de Mercúrio
As lâmpadas de vapor de mercúrio apresentam na sua estrutura um bulbo de vidro
resistente, com um tubo de descarga de quartzo no seu interior para que seja capaz de
Figura 12 - Característica da lâmpada fluorescente compacta
Figura 13 - Diversos modelos da lâmpada fluorescente
compacta
18
suportar altas temperaturas. No seu interior apresentam argônio e mercúrio, que quando
vaporizados geram o efeito luminoso.
O bulbo apresenta uma camada de fosforo adicional, com o objetivo de realizar
uma correção de cor, aumentando a cor vermelha. O IRC é de 45, com uma eficiência
luminosa por volta de 50lm/W, com sua vida útil de aproximadamente 18000 horas.
3.2.1.1.8 Lâmpadas Mistas
Sua característica construtiva consta de um tubo de arco de vapor de mercúrio em
serie com um filamento incandescente de tungstênio que produz fluxo luminosos e
contribui para a estabilização da lâmpada. Reúne características da lâmpada
incandescente, fluorescente e vapor de mercúrio.
As lâmpadas mistas não necessitam de um reator, uma vez que o seu filamento é
um fator limitante de corrente elétrica, podendo então ser ligado diretamente em redes de
220V. Apresentam um IRC de 60%, eficiência de 25lm/W, uma baixa vida útil de 6000
horas e com potência variando de 160 a 500 W.
3.2.1.1.9 Lâmpadas de vapor de sódio de baixa
pressão
Consta de um tubo de descarga com formato de “U”, com um eletrodo em cada
extremidade, e cheios de gás de argônio e neônio em baixa pressão para auxiliar a partida,
contendo também sódio metálico para vaporizar durante o funcionamento. A partida de
lâmpada demora aproximadamente 15 minutos.
Apresenta um fluxo luminoso amarelado, devido a descarga de vapor de sódio.
Sua durabilidade é superior a 15000 horas, principalmente por ser monocromática. É
utilizada principalmente em autoestradas, portos, pátios, pois são ambientes que não
necessitam de um alto índice de reprodução de cor (Eletrobrás / PROCEL, 2006) [10].
19
3.2.1.1.10 Lâmpadas de vapor de sódio de alta
pressão
Apresenta formato similar das lâmpadas de mercúrio, a diferença está no formato
do tubo de descarga que é comprido, estreito e feito de óxido de alumínio sintetizado
translúcido onde é colocado xenônio para iniciar a partida, mercúrio para correção de cor
e sódio em alta pressão. Demora aproximadamente 4 minutos para atingir seu brilho
ideal.
Apresentam uma coloração branca dourada, com uma vida útil superior a 24000
horas. Por seu feixe luminoso ser mais agradável, a lâmpada de alta pressão é utilizada
em vias públicas, ferrovias, estacionamento, entre outros lugares (Eletrobrás / PROCEL,
2006) [10].
3.2.1.1.11 Lâmpadas LED
As lâmpadas LED (Light Emitting Diode) apresentam semicondutores que
convertem corrente elétrica em luz visível. Com os avanços tecnológicos, hoje, a lâmpada
LED é uma alternativa real para as lâmpadas convencionais.
As lâmpadas LED podem ser de baixa, média e de alta potência. As de baixa, 0,1
W, são utilizadas para efeito decorativo, enquanto os de alta para iluminação geral, acima
de 0,5 W (VARGAS JR, 2006) [3].
Hoje, a iluminação LED apresenta diversas vantagens como:
Longa durabilidade, mais de 100.000 horas de funcionamento;
Alta eficiência luminosa;
Baixo consumo de energia e pouca dissipação de calor;
Variedade de cores;
Grande resistência a choques e vibrações;
Não gera radiação ultravioleta e pouca dissipação de calor;
Pouca necessidade de manutenção.
20
3.2.1.2 Luminárias
As luminárias têm como objetivo proteger as lâmpadas, orientar ou concentrar o
facho luminosos, difundir a luz, reduzir o ofuscamento e proporcionar efeito decorativo.
Sua estrutura consiste de uma cavidade com o refletor, para maximizar a luz produzida
pela lâmpada e de componentes para fixar as mesmas e os reatores. A luminária não
produz eficiência energética diretamente, mas produz uma economia através da
otimização de desempenho (CERVELIN, 2002) [5].
Existem diversos tipos de luminárias, suas variações podem depender do número
de lâmpadas, potência, modo de instalação, montagem e principalmente pelo tipo de
controle de luz. Para escolher qual modelo utilizar é preciso principalmente distinguir
para qual finalidade a luminária está sendo utilizada.
3.2.1.2.1 Fechadas
As luminárias fechadas possuem como característica principal difusores, que
podem ser de vidro temperado ou acrílico. Por serem fechadas, com dificuldade para
manutenção, podem ser instaladas de modo embutido ou fixa no teto. Uma vantagem é
que por serem fechadas, garantem uma proteção para as lâmpadas, aumentando sua vida
útil.
Figura 14 - Lâmpada LED
21
3.2.1.2.2 Abertas
As luminárias abertas podem apresentar controle de luz, ou não. Seu rendimento
é maior que as luminárias fechadas. Além disso, apresentam facilidade no momento de
manutenção. Sua instalação pode ser embutida nas paredes, fixadas ou suspensas. São
utilizadas em geral em ambientes de escritório, comércios.
Figura 15 - Exemplos de luminárias fechadas
Figura 16 - Exemplos de luminárias abertas
22
3.2.1.2.3 Spots
Com as luminárias Spots podem-se utilizar diversos tipos de lâmpadas,
incandescentes, refletoras, halógenas entre outras. Sua principal utilidade é para criar uma
iluminação direcional, pois apresentam grande flexibilidade no direcionamento do fluxo
luminoso. Além disso, são de fácil manutenção.
Figura 17 - Exemplo de lâmpada spot
23
4. Sobre o LED
4.1 Mercado Brasileiro
Com o crescimento e os incentivos à eficiência energética, o mercado brasileiro
no setor vem crescendo cada vez mais. Atualmente, por ainda necessitar um alto
investimento inicial, que reduz a cada ano, o setor se iluminação LED ainda se encontra
com poucos fornecedores e distribuidores (players). Estima-se que temos em torne de 620
fornecedores, sendo eles importadores, fabricantes ou mistos.
Como o mercado ainda é pouco difundido, a grande parte dos empreendedores ou
empreendimentos se encontram no Sudeste. Aproximadamente 58% dos players estão
localizados na grande São Paulo, enquanto 17% no interior do estado. Os 25% restante
se encontram divididos entre os estados do Rio de Janeiro, Rio Grande do Sul, Santa
Catarina, Paraná, Minas Gerais, Bahia e Pernambuco.
As empresas existentes hoje, podem ser classificadas como:
38%
27%
18%
17%
Classificação das empresas de iluminação
LED
Micro e Pequenas
Empresas
Médias Empresas
Grandes Empresas
Mercado não
Mapeado
Gráfico 1 - Tipos de empresas de iluminação
24
As aplicações da iluminação LED estão concentradas, principalmente, em áreas
residenciais, industriais e comerciais. A divisão pode ser vista no gráfico a seguir:
De todas as lâmpadas LED comercializadas no Brasil, 95% são importadas da
China, enquanto os 5% restante é fabricado no Brasil. Apesar de já termos fabricas
implementadas no Brasil, 90% dos componentes utilizados para a fabricação são
importados da China (dados fornecidos pela empresa Gaia) [11].
Segundo a Abilux, em 2015 tinha no Brasil em torno de 20 empresas que
fabricavam LED. As pioneiras no setor foram: LEDStar, responsáveis pelos projetos de
iluminação na Avenida 23 de Maio, Marginal Pinheiros e túnel Rodoanel por exemplo;
O2 LED; Neolux e FCL. Estima-se que a produção dessas empresas representava 2,5
milhões de lâmpadas em 2014. A previsão é que esse número dobrasse para o ano de
2016, e que em 2020 70% do faturamento do setor de iluminação fosse representado por
lâmpadas LED. O percentual agressivo de 70% é impulsionado pelo fim da fabricação e
importação das lâmpadas incandescentes, e sua proibição de venda.
29%
23%17%
10%
8%5%
4%4%
Participação LED
Iluminação
ResidencialIluminação
ComercialIluminação Industrial
Iluminação Pública
Componentes e
OutrosLâmpadas
Cênica
Publicitária
Gráfico 2 - Share de participação LED
25
Quando vemos que o mercado de fornecedores de iluminação LED é pequeno,
muito se deve ao fato de pouco estar sendo investido no setor. Em 2015, a ANNEL
divulgou que as prefeituras serão responsáveis pelo investimento, através da gestão de
iluminação pública.
Existe um grande negócio, estima-se que haja aproximadamente 20 milhões de
postes de iluminação pública espalhadas pelo pais, podendo circular 20 bilhões de reais,
apenas na troca de iluminação. Além disso, possibilita a oferta de serviços agregados aos
postes, por exemplo construir uma rede de fibra óptica para conectar o sistema.
Segundo a Abilux, a substituição de aproximadamente 5 milhões de pontos de
iluminação representaria uma economia de 1% no consumo total de energia no pais. Essa
redução faria com que fosse economizado em torno de 1 bilhão de reais por ano.
Criada em 1985 a Abilux, Associação Brasileira de Industria de Iluminação, é uma
entidade sem fins lucrativos. Sua missão é congregar a indústria em prol do seu
desenvolvimento com técnicas, tecnologias e design atualizados e competitivos no
mercado mundial. Desenvolver ações em parceria com outras entidades, órgãos do
governo e universidades buscando um país melhor e sustentável. Trabalhar para entregar
o melhor produto aos consumidores [12].
4.2 A descoberta do LED
O LED sempre esteve muito presente no nosso dia a dia, mas sempre tiveram as
suas cores vermelhas, desde a década de 50, e verdes, surgido nos anos 70. No entanto,
para termos a luz branca de LED, era necessário a descoberta da componente azul.
Durante quase 30 anos, três cientistas Akasaki, de 85 anos, Amano, de 54, e
Nakamura, de 60, buscaram desenvolver a luz azul, até que nos anos 90 conseguiram
atingir seus objetivos, possibilitando sua utilização para iluminação.
A grande descoberta dos japoneses Akasaki e Amano e do americano Nakamura
fizeram com que em 2014 fossem premiados com o prêmio Nobel da Física, quebrando
a lógica dos prêmios passados, muito por terem criado uma revolução no setor.
26
4.3 Expansão do LED
Com a consolidação da conscientização da economia de energia, e com a crescente
melhoria na sua eficiência, o LED vem se tornando cada vez mais popular, ao mesmo
tempo que seu custo diminui a cada ano. O ano de 2017 foi o ano da iluminação LED,
que está cada vez mais presente no dia a dia nas diversas aplicações, sejam em lâmpadas,
luminárias internas, externas ou públicas, além de outras.
No ano de 2014 o mercado LED representou um faturamento de 24 bilhões, e seu
crescimento até 2022 tem como estimativa 10% ao ano, alcançando 45,6 bilhões em
menos de 10 anos [13].
4.4 Fabricação LED
Por apresentarem um processo mais simples e pelo boom que vem agitando o
setor, empresas de eletrônica estão começando a se aventurar na fabricação de lâmpadas
LED. A diferença pode ser explicada pelo depoimento do Antônio Filipe Muller, diretor
de operações do grupo Rlo Sistemas Eletrônico, dono da marca Neolux, “Na fabricação
de lâmpadas incandescentes ou fluorescentes tinha que se trabalhar com vidro, alto vácuo,
e eram equipamentos que dependiam de altíssima escala e enorme investimento. Com o
LED, estamos falando de um produto em estado sólido, mais simples, em que o Brasil
tem uma tecnologia já preparada para a montagem de circuitos eletrônicos”. Eduardo
Park, presidente da empresa Unicoba, compartilha o mesmo pensamento, “O LED acabou
eliminando barreiras para a entrada no segmento de iluminação. Antes, essa era uma
indústria muito mais de materiais e química, e agora virou muito mais um negócio de
montagem eletrônica e energia. Com isso, o mercado foi aberto para uma centena de
novos players”
O LED é um componente semicondutor, que tem a propriedade de transformar
energia elétrica em luz. É um componente bipolar, com os terminais anodo e catodo, e
dependendo como for polarizado, pode permitir ou bloquear a passagem de corrente.
27
O principal componente do LED é o seu chip semicondutor, que é o responsável
pela geração de luz. Na imagem a seguir é possível ver a dimensão do chip, comparado
ao todo.
O LED emite uma luz fria, uma vez que não há presença de infravermelho no feixe
luminoso. Apesar disso, a potência dissipada é liberada em forma de calor, que deve ser
levado em consideração durante o projeto, uma vez que pode acarretar uma degradação
acentuada do seu fluxo luminoso e a vida útil.
Figura 18 - Representação simbólica do LED
Figura 19 - Estrutura do LED
28
4.5 Benefícios da iluminação LED
A Iluminação LED apresenta vários benefícios para sua utilização, tais como:
1. Maior vida útil: dependendo da aplicação, a vida útil é longa, sem
necessidade de troca.
2. Custo de manutenção reduzido
3. Alta eficiência: comparada às lâmpadas incandescentes e halógenas,
apresentam uma eficiência bastante superior.
4. Resistência a impactos e vibrações: utiliza tecnologia de estado solido,
portanto sem filamentos e vidros, aumentando sua robustez.
5. Acionamento instantâneo: o mesmo ocorre quando está operando em
baixas temperaturas.
6. Controle de intensidade variável: varia de acordo com o fluxo de corrente.
7. Cores vivas saturadas e sem filtro: ocorre devido ao comprimento de onda
monocromático.
8. Ecologicamente correta: não utiliza mercúrio ou outro elemento que cause
danos à natureza
9. Ausência de ultravioleta: Não emite radiação ultravioleta sendo ideal para
aplicações onde este tipo de radiação é indesejado. Ex.: Quadros – obras
de arte etc.
10. Ausência de infravermelho: Também não emite radiação infravermelha,
fazendo com que o feixe luminoso seja frio.
4.6 Mercado LED Mundial
Os dados a seguir apresentam a divisão do mercado mundial [14].
29
Gráfico 3 - Divisão do mercado mundial
Gráfico 4 -Divisão do mercado mundial e sua projeção 2011 -2021
30
5. Estudo de caso
5.1 Estudo de caso – via pública
O estudo a seguir tem como objetivo realizar a análise de eficiência energética em
um sistema de iluminação público, utilizando luminárias LED. A área escolhida foi do
Parque das aguas, em Sorocaba, com mais de 160 mil metros quadrados. É um espaço de
lazer para população, práticas esportivas e shows.
Para projetos públicos, é necessário seguir as diretrizes do programa de eficiência
energética. Assim, o projeto foi pautado na seguinte decisão: modernização do sistema
de iluminação através da substituição de luminárias.
O parque apresentava postes com 12 metros de altura, com 4 luminárias cada, com
lâmpadas de vapor de sódio de 250 W. Para decidir que tecnologia utilizar é preciso fazer
um levantamento das atividades locais. No caso do parque, trânsito de pessoas e
atividades esportivas. Assim, para garantir o conforto visual, eficiência e viabilidade
financeira, foi proposta a utilização luminárias LED com 100 W, vide figura 19.
Figura 20 – Instalação da luminária LED
31
Como pode ser visto nas figuras 20 e 21, a substituição pelas lâmpadas LED trouxe
diversos benefícios para os frequentadores do parque. Uma vez que melhor iluminado,
aumenta a segurança, torna o lugar mais agradável ao lazer, melhora a qualidade de
visualização entre outros fatores.
Além das melhoras citadas acima, existem ainda as vantagens financeiras do
projeto, que podem ser analisadas no quadro a baixo.
Figura 21- Vista superior do parque com lâmpadas de sódio
Figura 22 - Vista superior do parque com lâmpadas de LED
32
Fora a economia de energia e redução da demanda no horário de ponta, as ações
de eficiência energética proporcionam ao poder público direcionar os recursos
economizados com as contas e com a manutenção dos sistemas para outros setores que
atuam diretamente com a população, como segurança, educação e saúde por exemplo.
Projetos de eficiência energética no setor público, faz com que o governo
mantenha as contas estáveis, garantindo diversas melhorias.
Consumidores se beneficiam com a utilização de tecnologia moderna e eficiente,
redução das despesas mensais e de manutenção. Enquanto isso, as concessionárias se
beneficiam com a diminuição de desperdício, otimização do sistema elétrico e redução
do consumo e demanda de ponta. Por último, os usuários diretos do sistema aumentam a
qualidade visual, aumento do IRC e segurança por utilizar de vias melhor iluminadas.
5.2 Estudo de caso – Rede Privada
Com o avanço da tecnologia LED, que vem barateando os equipamentos, a
conscientização por uma eficiência cada vez maior, muitas empresas começam a estudar
a viabilidade da modernização do seu sistema de iluminação. O presente trabalho visa
mostrar o procedimento realizado pela empresa Eleva Educação na substituição das
lâmpadas fluorescentes por iluminação LED.
Tabela 4 - Economia de investimento
33
Foi realizado o contato com diversas empresas do setor para realizar proposta de
projeto. O primeiro estudo foi dimensionar as salas para atingirmos o lux necessário de
acordo com as necessidades especificas do local.
O estudo foi realizado para uma sala de 43 metros quadrados. A Iluminância
média da sala foi de aproximadamente 300 Lux, com máximo de 363 lux e mínimo de
211 lux. Uma vez que temos a Iluminância desejada, precisa-se dimensionar a quantidade
de lâmpadas do projeto, sendo que o número irá variar com o tipo de lâmpada e sua
potência.
Figura 23 - Estudo de Iluminância
34
Quando nos referimos a uma escola, é importante estimar o tempo que as luzes
serão utilizadas. Um ano letivo tem, aproximadamente, 200 dias letivos e mais uns 100
dias de funcionamento de trabalho. O funcionamento ocorre no período de 7:00 as 19:00,
sendo utilizadas em média 12 horas por dia. Em um ano, cada lâmpada será utilizada em
torno de 3600 horas. Essa conta é importante para analisarmos o tempo necessário de
manutenção, uma vez que cada tipo de lâmpada apresenta uma vida útil distinta.
Figura 24 - Proposta fluorescente 2x54W
Figura 25 - Proposta LED GE 2X36W
35
Muitas vezes, apenas o investimento inicial é considerado na tomada de decisão.
Se analisarmos apenas o custo benefício entre investimento e vida útil, veremos que em
média as lâmpadas LEDs propostas apresentam uma durabilidade de 150% maior que as
fluorescentes. Enquanto o investimento inicial é de 140% a mais comparando as duas
propostas. Além disso, outro fator importante é a potência consumida por cada tipo de
lâmpada, que irá acarretar em uma redução na conta de luz nos meses subsequentes,
diminuindo os gastos futuros.
É importante analisar a economia gerada aos longos dos meses pela redução do
consumo, a diferença de investimento ao longo do tempo, para poder calcular o tempo de
retorno do investimento, esses dados são importantes para estimar uma previsão. Uma
vez que o projeto é concluído, é importante acompanhar a redução nos gastos de energia
para validar a projeção feita.
Figura 25 - Proposta LED Intral 2x31,5W
36
5.2.1 Rede Privada – Investimento realizado
O grande problema da iluminação LED é o investimento inicial. Uma vez que
estamos nos referindo a uma tecnologia cara, é importante realizar cotações de serviços
dos diversos prestadores. A seguir a ordem de compra do material para o projeto. O
pedido contempla 633 itens, incluindo lâmpadas tubulares T8, painéis de LED,
luminárias, projetores e lâmpadas convencionais.
Como pode ser analisado na descrição acima, para realizar o projeto foi feito
investimento inicial no valor de R$40.819,92 reais. Se compararmos as propostas das
imagens 23 e 24, percebemos que o investimento de iluminação LED, em uma sala, é
240% maior quando investimos em LED ao invés de lâmpadas fluorescentes.
Figura 26 - Descrição da compra para o projeto
37
Se essa proporção se mantém para todos os ambientes, o investimento realizado
em LED de R$40.819,92, corresponderia a um custo inicial de R$16.930,00 reais em
lâmpadas fluorescentes. Assim, o real investimento para troca de lâmpadas é de
aproximadamente R$24.000,00 reais.
5.2.2 Rede Privada – Economia de luz
Na obra realizada, a substituição das lâmpadas ocorreu no mês de agosto. A seguir
será apresentada a variação da conta de luz do período de março de 2017 a dezembro de
2017, com valores e consumo, para ser analisado o valor do investimento feito na unidade.
Tabela 5 - Analise de consumo antes da substituição
Pós substituição
Mês Consumo Valor
ago/17 2054 R$ 1.814,58
set/17 1994 R$ 1.783,56
out/17 2234 R$ 1.998,50
nov/17 2246 R$ 2.038,52
dez/17 1645 R$ 1.534,66
Total 10173 R$ 9169,82
Tabela 6 - Analise do consumo pós substituição
Antes da substituição
Mês Consumo Valor
mar/17 3557 R$ 3.014,33
abr/17 3294 R$ 2.942,41
mai/17 2615 R$ 2.301,51
jun/17 2668 R$ 2.507,15
jul/17 2837 R$ 2.360,24
Total 14971 R$ 13125,64
38
Os meses escolhidos para análise foram os meses em que a unidade escolar estava
em total funcionamento, com todas as salas sendo utilizadas, por boa parte do dia. Se
comparar a diferença de consumo antes e depois da substituição por lâmpadas LED, é
possível perceber uma boa redução de consumo, equivalente a, aproximadamente, 4.798
KW, que corresponde a aproximadamente 1.000 KW por mês, uma redução de 32% no
somatório dos 5 meses analisados.
Quando analisamos a redução financeira, o percentual representa uma redução de
30% no valor da fatura a ser paga, gerando uma economia de quase R$ 4.000 reais em 5
meses.
Se para o consumo de 10.173 KW consideramos uma economia de R$ 4.000,00,
ao analisar o consumo de Janeiro e Fevereiro, que representam, aproximadamente, 20%
do consumo acima, podemos considerar que o período com a lâmpada LED resultou em
uma redução em torno de 800 reais, 20% da redução anterior.
Assim, ao realizar a substituição das lâmpadas, a economia gerada para esse caso
é de, aproximadamente, R$9.000,00 reais ao ano.
É importante destacar que existem outros aparelhos que consomem energia, como
ar condicionado e computadores, mas podemos considerar seu consumo continuo ao
longo do ano, garantido que a diferença do consumo foi resultado da substituição das
lâmpadas.
5.2.3 Rede Privada – tempo de retorno de
investimento
Para calcular o tempo de retorno de investimento, é necessário ter duas
informações, o investimento realizado e a economia relativa ao investimento. No item
5.2.1 foi analisado o real investimento do projeto, R$24.000,00 reais, enquanto no item
5.2.2 a economia anual relativa a substituição por lâmpadas LED.
𝑃𝑎𝑦𝐵𝑎𝑐𝑘 = 24.000
9.000= 2,6 = 2 𝑎𝑛𝑜𝑠 𝑒 8 𝑚𝑒𝑠𝑒𝑠
39
Uma vez que temos o tempo de retorno, é importante analisar se o investimento é
válido para o projeto. Para isso, é preciso levantar alguns pontos para a tomada de decisão.
Um ponto importante é analisar o tempo de vida útil, pois as lâmpadas fluorescentes,
muitas vezes, apresentam uma durabilidade duas vezes menor, o que significa que 1
lâmpada LED equivale a 2 lâmpadas fluorescente, diminuindo ainda mais o real
investimento do projeto, dado que lâmpadas de vida útil menor, necessitam de mais
manutenção. É importante destacar ainda o local e a utilidade das lâmpadas, uma vez que
são instaladas em áreas abertas, seu tempo de degradação será um fator determinante para
futuras substituições.
Como foi calculado anteriormente, uma escola tem uma utilização de
aproximadamente 3.600 horas por ano. Dado que a vida útil, de uma lâmpada LED, gira
em torno de 50.000 horas, as lâmpadas serão utilizadas por pelo menos 10 anos, e o seu
investimento sendo retornado em até 3 anos. Os 7 anos seguintes, ao retorno do
investimento, será de redução dos gastos na conta de luz de, aproximadamente,
R$60.000,00 reais.
40
6. Conclusão
O objetivo dessa dissertação é analisar o estudo de viabilidade econômica de um
projeto de iluminação LED, apresentar o passo a passo para encorajar novas
implementações. Muitos consumidores sabem das vantagens da iluminação LED, mas
apresentam o desconhecimento do tempo de retorno do seu investimento, e acabam sendo
influenciados pelo alto investimento inicial.
Aa lâmpadas LED são o futuro do setor de iluminação por dois grandes motivos:
A tecnologia está se tornando cada vez mais acessível a todos, e os incentivos por parte
do governo, como a proibição da fabricação das lâmpadas incandescentes, que estão
sendo substituídas gradativamente.
Para o melhor aproveitamento da tecnologia, e para diminuir o tempo de retorno
do investimento, é importante identificar as lâmpadas que apresentam uma maior
utilização. Assim, diminuirá as perdas do consumo, garantindo uma maior economia,
quanto maior o tempo de utilização, maior a economia e menor é o tempo de retorno.
Outro fator importante é o grau de conservação, quanto maior for a conservação, maior
será a vida útil das lâmpadas no aspecto físico.
Quando o assunto é conservação de energia, buscamos sempre aumentar a
eficiência energética dos equipamentos utilizados. Máquinas, lâmpadas que apresentam
poucas perdas, são de fato muito importantes, mas vale ressaltar que, mesmo com grandes
projetos, é de extrema importância conscientizar os usuários do dia a dia, eles são os
principais responsáveis pelo consumo sustentável, para garantir o menor desperdício de
energia.
6.1. Projeto futuro
Uma vez que foi validado um projeto e seu retorno financeiro, é importante
modelar possíveis projetos futuros. O centro de tecnologia da UFRJ seria bastante
beneficiado com a instalação de iluminação LED, uma vez que apresenta um grande
consumo, por abranger um número elevado de alunos e apresentar um funcionamento de
no mínimo 10 horas diárias.
A escola analisada apresenta em torno de 300 pessoas, alunos e funcionários, dado
que o universo do CT da UFRJ é frequentado por 10.000 pessoas, estamos nos referindo
41
a um crescimento de mais de 3.000%, tanto em investimento como economia financeira.
O investimento inicial para a substituição seria, em torno, de 1,3 milhões de reais, ao
mesmo tempo que haveria uma redução de 300 mil reais anuais nas despesas de energia.
A grande barreira, sem dúvida, seria o elevado investimento inicial, mas vale
ressaltar que é possível realizar as substituições gradativamente. Para a tomada de decisão
do projeto, é importante considerar as possíveis manutenções, tempo de vida útil das
lâmpadas, e que uma vez que existe a necessidade de substituição, o real investimento em
LED é diferença entre os custos do material. Desconsiderando a manutenção de vida útil,
a diferença de investimento seria de 800 mil reais, que em menos de 3 anos haverá o
retorno do investimento.
42
7. Referências Bibliográficas
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https://aceee.org/portal/national-policy/international-scorecard. Acesso em:
janeiro 2018
[2] PROCEL disponível em:
http://www.procelinfo.com.br/resultadosprocel2016/#mark2 . Acesso em janeiro
2018
[3] VARGAS JR., R. H., 2006 – Análise do Potencial de Conservação de Energia
Elétrica em Hospitais Públicos de Pequeno Porte no Brasil: Sistemas de Iluminação e Ar
Condicionado do Tipo Janela, Rio de Janeiro – RJ, Dezembro de 2006.
[4] GUELLER, H. S., 2003, Revolução Energética – Políticas para Um Futuro
Sustentável. Relume Dumará, Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
[5] CERVELIN S., 2002 – Melhoria da Eficiência Luminosa: Estudo de caso do
Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná - CEFET-PR – Unidade de Curitiba,
Dissertação de Mestrado, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção,
UFSC, Florianopolis – SC, Outubro de 2002.
[6] ONAYG, S., GULER, O., 2003 – Determination of the Energy Saving by
Daylight Responsive Lighting Control Systems with an Example from Istambul,
Istambul, Turkey, Fuel and Energy Abstracts, Volume 45, Número 1, Janeiro 2004,
Página 43.
[7] NREL disponível em:
https://www.nrel.gov/docs/fy02osti/30769.pdf Acesso em: dezembro 2017
[8] GHISI, E., LAMBERTS, R., Influência das Características Reflexivas da
Luminária e da Refletância das Paredes na Potência Instalada em Sistemas de Iluminação,
Anais do Encontro Nacional de Tecnologia do Ambiente Construído, 1988, págs. 391-
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[9] GAYA, 2004- Cursos de Utilização Racional de Energia: Eficiência
Energética na Indústria, janeiro 2004.
[10] Eletrobrás / PROCEL, 2006 – Conservação de Energia: Eficiência Energética
em Instalações e Equipamentos, 3ª Edição, Editora EFEI, Itajubá, Minas Gerais, Brasil.
[11] Empresa Gaia (?)
[12] Abilux disponível em:
43
http://www.abilux.com.br/portal/ Acesso em: dezembro 2017
[13] Revista Lumière Electric, ed. 219, Ago/16
[14] Mercado mundial disponível em:
http://www.ledinside.com/intelligence/2014/11/global_led_lighting_market_to_r
each_us_25_7_billion_in_2015. Acesso em: Janeiro 2018
