Eficiencia Energetica em Iluminacao Publica - Estudo de Caso Garopaba SC

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA UNIVERSIDADE ABERTA DO BRASIL CENTRO DE TECNOLOGIA CURSO DE PÓSGRADUAÇÃO EM EFICIÊNCIA ENERGÉTICA APLICADA AOS PROCESSOS PRODUTIVOS Fernando Rodrigues EFICIÊNCIA ENERGÉTICA APLICADA EM SISTEMAS DE ILUMINAÇÃO PÚBLICA Estudo de caso na cidade de Garopaba SC Novo Hamburgo RS 2017 Fernando Rodrigues EFICIÊNCIA ENERGÉTICA APLICADA EM SISTEMAS DE ILUMINAÇÃO PÚBLICA Estudo de caso na cidade de Garopaba SC Monografia apresentada ao Curso de Pós Graduação em Eficiência Energética Aplicada aos Processos Produtivos da Universidade Federal de Santa Maria UFSM RS como requisito parcial para obtenção do título de Especialista em Eficiência Energética Aplicada aos Processos Produtivos Orientador Prof Dr Natanael Rodrigues Gomes Novo Hamburgo RS 2017 Fernando Rodrigues EFICIÊNCIA ENERGÉTICA APLICADA EM SISTEMAS DE ILUMINAÇÃO PÚBLICA Estudo de caso na cidade de Garopaba SC Monografia apresentada ao Curso de Pós Graduação em Eficiência Energética Aplicada aos Processos Produtivos da Universidade Federal de Santa Maria UFSM RS como requisito parcial para obtenção do título de Especialista em Eficiência Energética Aplicada aos Processos Produtivos Aprovado em 21 de julho de 2017 Natanael Rodrigues Gomes Dr UFSM PresidenteOrientador Claudio Roberto Losekann Dr UFSM Geomar Machado Martins Dr UFSM Novo Hamburgo RS 2017 RESUMO EFICIÊNCIA ENERGÉTICA APLICADA EM SISTEMAS DE ILUMINAÇÃO PÚBLICA Estudo de caso na cidade de Garopaba SC AUTOR Fernando Rodrigues ORIENTADOR Natanael Rodrigues Gomes Entre os fatores fundamentais para o desenvolvimento econômico de uma região está a iluminação pública que hoje é realizada a partir da aplicação de diferentes tecnologias A falta de padronização neste setor resulta em desperdício de energia devido ao uso de modelos de lâmpadas com baixa eficiência Este trabalho apresenta um estudo da eficiência energética em sistemas de iluminação pública Por meio deste inicialmente avaliase o desenvolvimento da iluminação pública e as tecnologias empregáveis junto de informações técnicas e características de consumo energético Apresentamse os atuais programas de incentivo a racionalização de energia e explanase o conceito de Gestão Energética Municipal de forma a entender como o país está se comportando diante ao seu crescimento econômico Como proposta alternativa de tecnologia eficiente para iluminação pública estudase as luminárias LED concluindo com a análise de viabilidade do possível retrofit das atuais lâmpadas usadas para iluminação pública da Rua Prefeito João Orestes de Araújo Avenida Central do município de Garopaba Santa Catarina Palavraschave Eficiência Energética Iluminação Pública LED ABSTRACT ENERGY EFFICIENCY APPLIED IN PUBLIC LIGHTING SYSTEMS Case study in the city of Garopaba SC AUTHOR Fernando Rodrigues ADVISOR Natanael Rodrigues Gomes Among the fundamental factors for the economical development of a region it is the public lighting which today is performed by application of different technologies The lack of standardization in this sector results in waste of energy due to the application of several models of lowefficiency lamps This work presents a study of energy efficiency in public lighting systems Initially it is evaluated the public lighting development and the applied technologies together the technical information and energy consumption Following it is showed the current incentive programs to rationalize energy and the concept about Municipal Energy Management in order to understand how the country is behaving according to your economic growth As an alternative proposal of efficient technology LED luminaires are studied concluding with the feasibility analysis of the possible retrofit of the current lamps used by public lighting in the street Rua Prefeito João Orestes de Araújo Central Avenue of the city Garopaba Santa Catarina Keywords Energy Efficiency Public lighting LED LISTA DE ILUSTRAÇÕES Figura 1 Primeiro Relato de Iluminação Pública Campos dos Goytacazes 18 Figura 2 Iluminância 19 Figura 3 Temperatura de Cor 22 Figura 4 Índice de Reprodução de Cor 23 Figura 5 Lâmpada Vapor de Mercúrio 26 Figura 6 Lâmpada a Vapor de Sódio 27 Figura 7 Luminária LED para Iluminação Pública 28 Figura 8 Indicação do Feixe de Luz para Luminárias na Iluminação Pública 30 Figura 9 Localização da Rua Prefeito João Orestes de Araújo 44 Figura 10 Composição do Sistema de Iluminação 46 Figura 11 Contribuição da Iluminação de Fontes Externas na Avenida Central 47 Figura 12 Baixa Arborização da Avenida 47 Figura 13 Luxímetro Digital Hikari HLX881 48 Figura 14 Pontos de Registro das Medições 50 Figura 15 Luminária Instanium LED modelo NATHL 52 Figura 16 Visão 3D Simulação Dialux 53 Figura 17 Gráfico de Valores E para Pista Rolante 54 Figura 18 Gráfico de Valores E para Passeio 1 54 Figura 19 Gráfico de Valores E para Passeio 2 54 Figura 20 Gráfico de Valores E para Avenida Central 55 LISTA DE TABELAS Tabela 1 Faixas de Temperatura de Cor 21 Tabela 2 Índice de Proteção para Iluminação Pública 29 Tabela 3 Níveis de Iluminância e Fatores de Uniformidade para Vias Públicas 32 Tabela 4 Lâmpadas Existentes para Iluminação da Rua Pref João Orestes de Araújo 45 Tabela 5 Especificações Gerais 48 Tabela 6 Medições da Iluminância 49 Tabela 7 Luminária Instanium LED modelo NATHL 52 Tabela 8 Composição do Custo Atual com Energia Elétrica 57 Tabela 9 Dados Técnicos Lâmpadas aplicadas na Avenida Central de Garopaba 57 LISTA DE GRÁFICOS Gráfico 1 Análise de Sensibilidade 60 8 LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas ANEEL Agência Nacional de Energia Elétrica CELESC Centrais Elétricas de Santa Catarina DNAEE Departamento Nacional de Águas e Energia Elétrica FVP Fator de Valor Presente GEM Gestão Energética Municipal h Hora IDMS Índice de Desenvolvimento Municipal Sustentável ICMS Imposto sobre Circulação de Mercadorias e Serviços IBGE Índice Brasileiro de Geografia e Estatísticas IRC Índice de Reprodução de Cor ISO Organização Internacional para Padronização LED Diodo Emissor de Luz min Minuto NBR Norma Brasileira p Página PBS PayBack Simples PEE Programa de Eficiência Energética PROCEL Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica PROPEE Procedimentos do Programa de Eficiência Energética RCB Relação Custo Benefício RELUZ Programa Nacional de Iluminação Pública e Sinalização Semafórica Eficiente RGR Reserva Global de Reversão ROL Receita Operacional Liquida RS Rio Grande do Sul SC Santa Catarina TIR Taxa Interna de Retorno UFSM Universidade Federal de Santa Maria UGE Unidade de Gestão Energética un Unidade VPL Valor Presente Líquido LISTA DE SÍMBOLOS BF Fator de Fluxo Luminoso cm Centímetro cos Cosseno E Iluminância Emin Iluminância mínima FP Fator de Potência GWhano Gigawatthora por ano IP Índice de Proteção k Kelvin Km Quilometro KHz Quilohertz KW Quilowatt KWh Quilowatthora Lm Lúmen Lmm² Lumens por metro quadrado LmW Lumens por Watt Lx Lux m Metro m² Metro quadrado mm Milímetro MW Megawatt n Número P Potência Ativa S Potência Aparente THD Taxa de Distorção Harmônica THDi Taxa de Distorção Harmônica em Corrente Umin Fator de Uniformidade mínimo W Watt Φ Fluxo Luminoso Percentual C Grau Celsius SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO 13 11 PROBLEMA 14 12 OBJETIVOS 15 121 Objetivo Geral 15 122 Objetivo Específico 15 13 JUSTIFICATIVA 16 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 17 21 EVOLUÇÃO DA ILUMINAÇÃO 17 22 CONCEITOS DE ILUMINAÇÃO 18 221 Fluxo Luminoso 19 222 Iluminância 19 223 Eficiência Luminosa 20 224 Fator de Uniformidade 20 225 Uniformidade Longitudinal 20 226 Fator de Depreciação 20 227 Fator de Fluxo Luminoso 21 228 Ofuscamento 21 229 Temperatura de Cor 21 2210 Índice de Reprodução de Cor 22 2211 Vida Mediana 23 2212 Distorção Harmônica 23 2213 Fator de Potência 24 23 TECNOLOGIAS APLICADAS NA ILUMINAÇÃO PÚBLICA 25 231 Lâmpadas Incadescentes 25 232 Lâmpada a Vapor de Mercúrio 25 233 Lâmpada a Vapor de Sódio 26 234 Lâmpada Multivapor Metálico 27 235 Lâmpada Mista 27 236 Lâmpada Fluorescente de Indução Magnética 28 237 Luminárias LED 28 238 Reatores 29 239 Luminárias 29 2310 Braço de Apoio 30 2311 Circuitos de Comando 30 24 PROJETO DE ILUMINAÇÃO PÚBLICA 30 241 Classificação das Vias e Nível de Tráfego 31 242 Níveis de Iluminância e Fatores de Uniformidade 32 243 Topologia 33 3 ILUMINAÇÃO PÚBLICA EFICIENTE 34 31 PROGRAMAS GOVERNAMENTAIS 34 311 PROCEL RELUZ 35 3111Resultados PROCEL 2016 36 312 Concessionárias de Energia e os Programas de Eficiência 36 3121Programa de eficiência energética CELESC 37 32 ILUMINAÇÃO COM QUALIDADE 37 33 GESTÃO ENERGÉTICA MUNICIPAL 38 331 Campos de Atuação 39 332 Retorno Positivo 40 333 Legislação 41 4 ESTUDO DE CASO 42 41 GAROPABA 42 42 RETROFIT 43 43 MEMORIAL DE CÁLCULO 43 431 Classificação do Cenário de Estudo 43 432 Levantamento do Sistema Atual 45 4321Equipamentos instalados 45 4322Condições externas 46 4323Medições da iluminância 48 4324Avaliação do sistema atual 50 433 Projeto Luminotécnico 51 4331Luminária proposta 51 4332Simulação DIALUX 53 434 Análise de Viabilidade Econômica 55 4341Dados iniciais 56 4342Método do valor presente líquido 58 4343Método da taxa interna de retorno 60 4344Método do payback simples 61 5 CONLUSÃO 62 REFERÊNCIAS 66 ANEXO A ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA DA LUMINÁRIA NATH L 69 ANEXO B DIMENSÕES E DADOS FOTOMÉTRICOS DA NATHL 71 ANEXO C CÓDIGOS DE OFERTA DA NATH L 72 ANEXO D CONFIGURAÇÕES DE CÓDIGOS DA NATH L 73 13 1 INTRODUÇÃO Nos últimos anos o Brasil vinha apresentando um crescimento constante em seu consumo de energia elétrica refreado recentemente devido a crise econômica presente no país Um reflexo ao seu desenvolvimento é a demanda por energia quanto maior for o consumo maior é a produtividade A matriz energética brasileira possui como maior potencial de geração de energia elétrica as usinas hidrelétricas que em ausência de chuvas e baixa de reservatórios é suprida por usinas regentes de fontes mais caras As usinas termelétricas por exemplo quando ativadas para garantir o suprimento da demanda junto com o aumento do custo da energia para o consumidor final geram diversas implicações consumo de combustíveis fósseis liberação de poluentes na atmosfera interferência no ecossistema etc Em frente ao gradual crescimento do consumo energético junto aos sistemas de geração e suas adversidades programas de incentivo a racionalização de energia aplicação de sistemas de geração sustentável e eficiência energética aos processos produtivos estão sendo desenvolvidos para diminuir a demanda no país No setor de iluminação pública que está entre os pontos fundamentais para o desenvolvimento econômico de uma região e que atualmente é realizada a partir de diversas tecnologias ainda há o desperdício de uma parcela significativa de energia em consequência da baixa eficiência das lâmpadas Para contornar esta dificuldade o país consta de algumas ações governamentais como o Programa Nacional de Iluminação Pública e Sinalização Semafórica Eficiente PROCEL RELUZ do ministério de Minas e Energia que atua exclusivamente na coordenação de projetos para a área de eficiência energética em iluminação pública de forma a adotar práticas que agregam valores ao setor e o transformam em mais eficientes Uma das práticas desenvolvidas foi a substituição integral de todos os tipos de lâmpadas existentes por lâmpadas de vapor de sódio a alta pressão vapor metálico ou luminárias LED De acordo com o PROCEL desde a criação do programa PROCEL RELUZ em 2000 a nível nacional já foi concluída a substituição de aproximadamente 278 milhões de pontos de iluminação pública que resultou no ano de 2015 uma economia equivalente a 12067 milhões de kWh Dentre as substituições o LED vem se tornando a tecnologia de maior destaque Tratase de um semicondutor que transforma energia elétrica em luz proporcionando altos 14 índices de economia de energia ante seu baixo consumo Inicialmente pode gerar elevado custo de implantação contudo há um retorno positivo levando em consideração vida útil e baixo fator de manutenção A solução do PROCEL RELUZ apresenta ganhos concretos quanto a economia de energia elétrica e oferece aos órgãos públicos em especial aos administradores municipais que tem por responsabilidade assegurar a gestão da iluminação pública um meio de potencializar a qualidade dos serviços prestados Diante da necessidade de combater o desperdício de energia elétrica a Gestão Municipal de Garopaba cidade localizada no estado de Santa Catarina estuda a viabilidade de realizar um retrofit gradativo das atuais lâmpadas aplicadas na iluminação pública Portanto nesta monografia que tem como ênfase estudar as tecnologias aplicadas para a iluminação pública no país os programas de incentivo a conservação de energia deste setor e o retrofit das atuais lâmpadas por luminárias a LED apresenta um estudo de viabilidade para a realidade do município de Garopaba Para tal realizase uma análise do sistema de iluminação pública da Rua Prefeito João Orestes de Araújo avenida central do município Apresentase uma metodologia capaz de analisar o consumo energético presente junto do consumo da oferta de eficiência a aceitação da nova tecnologia as condições apresentadas por norma e com o auxílio de ferramentas econômicas estudar a viabilidade do projeto Esta metodologia poderá ser reaproveitada para futuros estudos nas ruas do município de Garopaba e para outras regiões de mesma necessidade atentandose para as características particulares de cada cenário Como proposta instigadora explanase o conceito de Gestão Energética Municipal esclarecendo seu conceito e apontando benefícios a fim de despertar o interesse pelo desenvolvimento deste órgão local 11 PROBLEMA Para aplicações de soluções eficazes na conservação da energia além da necessidade de investimentos em pesquisa e desenvolvimento também se faz necessário o investimento em programas de incentivo a implantação Atualmente o governo obtém resultados de economia significativos com os programas já desenvolvidos Porém há um crescimento da demanda e é preciso uma atuação constante para contêlo Precisamse enxergar os gargalos e inovar 15 A iluminação mesmo passando por uma transformação recente com a eliminação das lâmpadas incandescentes e a imersão do LED no mercado possui uma parcela alta no consumo da demanda energética total Neste âmbito uma das atividades eficazes é o alerta para a utilização consciente da energia e conservação diante da aplicação de lâmpadas com tecnologias mais eficientes No setor da iluminação pública a administração municipal tem a responsabilidade de zelar pela sua gestão Uma das dificuldades do setor elétrico é a atenção dos municípios para a gestão energética Pesquisar e divulgar o que há de mais viável no mercado é uma alternativa positiva para conscientizar a sociedade Realizar projetos de viabilidade é um passo inicial para a concretização das ações de conservação de energia 12 OBJETIVOS 121 Objetivo Geral O objetivo geral deste estudo é avaliar o sistema de iluminação pública no país apontando características técnicas e de eficiência das lâmpadas atualmente empregadas Junto identificar às ações nacionais para redução de consumo deste setor e conceituar a Gestão Energética Municipal Como proposta de solução de potencialização da racionalização de energia estudar a viabilidade da substituição das lâmpadas usadas para iluminação pública na Avenida Central de Garopaba cidade localizada em Santa Catarina por luminárias a LED 122 Objetivo Específico Avaliar as diferentes tecnologias de lâmpadas aplicadas para iluminação pública no país Conceituar a Gestão Energética Municipal Analisar a viabilidade da utilização de luminárias LED na iluminação pública da Avenida Central do município de Garopaba no estado de Santa Catarina 16 13 JUSTIFICATIVA O atual cenário das lâmpadas utilizadas para iluminação pública no país consiste na aplicação sem padronização de diversos modelos de lâmpadas que apresentam baixo índice de eficiência e alto consumo de energia Conforme dados levantados pela Eletrobrás a demanda reservada para iluminação pública em todo o país corresponde a aproximadamente 45 da total nacional Em meio a racionalização do consumo de energia este quadro pode ser revertido a partir da avaliação e aplicação de novas tecnologias de lâmpadas ou luminárias mais eficientes 17 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Como ponto de partida fazse necessário elucidar que os estudos sobre fontes luminosas sempre serão alvo de discussão Devido às evoluções tecnológicas este mercado sempre estará em transformação com a oferta de produtos inovadores e mais eficientes Numa sociedade ainda que por motivos econômicos vêm se tornando cultural a conservação de energia lâmpadas com maior relação de rendimento fluxo luminoso por potência será o alvo dos consumidores Portanto antes de informações técnicas dados de consumo e soluções econômicas é relevante conhecer a evolução e importância da iluminação pública composição definições e normas deste setor 21 EVOLUÇÃO DA ILUMINAÇÃO A iluminação pública sempre esteve presente como um dos fatores principais para o desenvolvimento da vida em sociedade intervindo como instrumento de cidadania Sua aplicação oferece segurança nos trabalhos noturnos nas práticas de lazer e no tráfego possibilitando habitantes de usufruir do espaço público De acordo com Leandro Carvalho mestre em História anterior à colonização do Brasil o povo indígena usava apenas da claridade de fogueiras e da lua para iluminação noturna Somente com a chegada dos portugueses que se deu início as primeiras formas de iluminação por velas de sebo e gordura e posteriormente por lamparinas a base de óleos vegetais ou animal Por serem importados da Europa os óleos possuíam altos custos e para disponibilizar deste artifício em maior escala e de forma mais econômica iniciouse no país a produção própria de óleo para esta finalidade Este tipo de iluminação se manteve único até o ano de 1854 quando pela primeira vez a cidade de São Paulo começou a se beneficiar da iluminação a gás As primeiras aplicações da energia elétrica para iluminação pública relatadas em RankBrasil Recordes Brasileiros ocorreram após 1883 quando Campos no Rio de Janeiro se tornou a primeira cidade a receber energia elétrica em suas ruas através da instalação de uma termoelétrica a vapor de 52 kW 18 Figura 1 Primeiro Relato de Iluminação Pública Campos dos Goytacazes Fonte Rank Brasil Disponível em httpwwwrankbrasilcombrRecordesMaterias064OPrimeiraCidadeAReceberIluminacaoPublica Acesso em 28 abr 2017 A partir de então com o aumento da área de distribuição lentamente as lâmpadas elétricas foram substituindo os lampiões Nos dias atuais ainda há regiões do Brasil sem distribuição de energia elétrica logo a iluminação pública se faz mista Há um grande esforço do governo federal para ampliação do setor elétrico A aplicação do programa Luz para Todos desde 2003 vem promovendo o acesso das familiais rurais a eletricidade e acabando com a exclusão elétrica no país No entanto a energia elétrica próxima de ser única é a principal fonte de alimentação dos postos luminosos Sua dependência faz com que despertamos para esta realidade a iluminação artificial que em grande escala possui uma parcela significativa no consumo da matriz energética brasileira torna necessária a busca constante por alternativas econômicas e eficientes e o zelo pela conservação das fontes primárias 22 CONCEITOS DE ILUMINAÇÃO Para uma maior compreensão dos conceitos de iluminação usando como base as informações fornecidas pelo Manual de Iluminação Pública da Copel e pelo Guia Técnico de Gestão Municipal do Procel apresentase uma abordagem sucinta sobre os diversos aspectos dentro de um projeto luminotécnico que visam a qualificação e quantificação da luz 19 221 Fluxo Luminoso O fluxo luminoso φ corresponde a energia radiante em todas as direções na unidade do tempo Medida em lúmens lm resulta no total de luz que pode ser emitida ou observada por uma fonte luminosa Durante o período de vida útil de uma lâmpada indiferente a tecnologia o fluxo luminoso tem seu valor reduzido pela depreciação do material 222 Iluminância A iluminância E quantifica a densidade de fluxo luminoso que incide sobre uma superfície pela unidade de área m² A unidade de medida é o lúmen por metro ao quadrado lmm² ou lux lx e seus valores podem ser obtidos a partir do aparelho de medição luxímetro Figura 2 Iluminância Fonte Manual de Iluminação Procel Disponível em httpwwwmmegovbrdocuments105841985241MANUAL20DE20ILUMINACAO20 20PROCELEPP20AGOSTO202011pdf Acesso em 22 abr 2017 A comprovação da qualidade da iluminação em ambientes de trabalho incluindo o nível de iluminamento para os diversos tipos de vias é baseada na verificação deste parâmetro atendendo os valores mínimos e máximos estabelecidos pela Norma Técnica Brasileira NBR ISO 89951 Iluminação de Ambientes Internos de Trabalho 20 223 Eficiência Luminosa A eficiência luminosa é o conceito aplicado na análise de rendimento entre diferentes fontes luminosas Sua grandeza medida em lumens por watt lmW corresponde a relação do fluxo luminoso emitido pela potência elétrica consumida Quanto maior a relação menor será o consumo de energia 224 Fator de Uniformidade Resulta na relação entre a iluminância mínima exigida e a média atual obtida por medições para uma determinada área Seu valor adimensional corresponde a escala entre zero e um e indica o quão uniforme se encontra a distribuição luminosa real Em vias públicas diferenças acentuadas entre os dois índices expressam que o nível do fluxo luminoso está abaixo do ideal e que o desempenho visual será prejudicado diminuindo a segurança das áreas de circulação 225 Uniformidade Longitudinal Numa via pública o posicionamento das fontes luminosas geram áreas mais claras e outras mais escuras conhecido como efeito zebrado O parâmetro de uniformidade longitudinal resulta neste efeito que corresponde a relação entre os valores mínimo e máximo de iluminamento junto a superfície da via medidos ao longo de uma reta paralela ao eixo de iluminação 226 Fator de Depreciação Fator de depreciação corresponde a degradação do fluxo luminoso considerando o tempo de operação e o acúmulo de poeira sobre as lâmpadas e luminárias Seu valor expressa um fator de correção para os cálculos luminotécnicos 21 227 Fator de Fluxo Luminoso Fator de fluxo luminoso BF ou fator do reator é o valor do fluxo luminoso emitido considerando o desempenho do reator Quando uma lâmpada atua em conjunto ao reator o fluxo luminoso emitido por está será equivalente ao produto do valor luminoso nominal da lâmpada pelo rendimento do reator 228 Ofuscamento Considerase ofuscamento o fenômeno de desconforto visual de um observador resultante de uma fonte luminosa de luz mais intensa do que a luminosidade geral Na iluminação pública este fenômeno tem maior proporção no início da noite no acionamento das fontes luminosas repercutindo diretamente sobre a segurança do tráfego 229 Temperatura de Cor Representa a aparência da cor emitida pela fonte luminosa Sua unidade é o kelvin k contudo sua denominação não tem ligação ao calor emitido e sim a tonalidade A temperatura de cor de uma lâmpada conforme padrão Procel pode ser denominada em fria neutra ou quente Tabela 1 Faixas de Temperatura de Cor Descrição da luz Temperatura de cor k Morna 3300 Neutra 3300 e 5000 Fria 5500 Fonte MANUAL DE ILUMINAÇÃO PROCEL Disponível em httpwwwmmegovbrdocuments105841985241MANUAL20DE20ILUMINACAO20 20PROCELEPP20AGOSTO202011pdf Acesso em 22 abr 2017 22 Os valores variam na faixa de 1000k quente luz de velas a valores acima de 8000k fria sombra ou céu muito nublado Figura 3 Temperatura de Cor Fonte Corisectelmo Blogspot Disponível em httpcorisectelmoblogspotcombr201010aula4medircorescaladetemperaturashtml Acesso em 22 abr 2017 As diferentes tonalidades contribuem para a correta adequação do ambiente e da atividade a ser desenvolvida Ambientes de trabalho necessitam de cores estimulantes e para tal usamse lâmpadas de tonalidade mais fria Em contrapartida nas áreas de descanso e relaxamento a luz quente se faz mais indicada 2210 Índice de Reprodução de Cor O Índice de Reprodução de Cor IRC representa o grau de fidelidade das cores reais de um ambiente que uma fonte luminosa pode oferecer Fontes luminosas com IRC de 100 indicam que a luz incidente sobre uma superfície não irá distorcer as cores Na imagem abaixo temse a representação das diferentes tecnologias de lâmpadas e o IRC aproximado que estas oferecem Notase que quanto menor é o IRC mais distorcidas ficam as cores quando comparadas ao original 23 Figura 4 Índice de Reprodução de Cor Fonte Daniela Correa Arquitetura e Interiores Disponível em httpwwwdanyelacorreacombrtaglampadas Acesso em 22 abr 2017 2211 Vida Mediana A vida de uma lâmpada é quantificada em horas e tem seu valor estabelecido a partir de ensaios laboratoriais obedecendo as normas vigentes O tempo de vida mediana corresponde ao período número de horas resultante em que durante a realização dos ensaios metade das lâmpadas de uma amostragem pare de funcionar 2212 Distorção Harmônica A taxa de distorção harmônica global Total Harmonic Distortion THD representa a relação entre a soma dos valores eficazes dos componentes harmônicos de uma forma de onda pelo valor eficaz da componente fundamental Na iluminação pública equipamentos eletrônicos com elevado THDi distorção harmônica da corrente absorvida por uma carga não linear tendem a lançar componentes harmônicas na rede que distorcem as formas de onda da corrente do sistema elétrico Estas harmônicas prejudicam a qualidade do sistema elétrico e interferem no correto funcionamento de outros equipamentos conectados a rede A THDi pode ser obtida por 24 Eq 1 Onde Ij Valor eficaz da componente harmônica da corrente absorvida pela carga I1 Componente fundamental da corrente com frequência de 60Hz THDi Distorção Harmônica total da corrente em percentual 2213 Fator de Potência Fator de Potência FP é a razão entre potência ativaútil P e potência aparente S Seu resultado expresso num número adimensional entre zero e um indica que quanto mais próximo do valor unitário mais eficiente é o circuito equipamento instalações etc pois a energia consumida está sendo transformada em trabalho com baixo índice de perdas Um fator de potência baixo próximo de zero indica que parte da energia está sendo desperdiçada energia reativa não realizando nenhum tipo de trabalho Quando as tensões e correntes do sistema elétrico não são senoidais puras devido a imersão de harmônicas na rede o resultado do fator de potência passa a considerar essa contribuição Para imersão de THDi pode ser aplicado a equação 2 no cálculo do fator de potência A harmônica desta natureza considera apenas as distorções na forma de onda da corrente desprezando a da tensão Eq 2 Caso a corrente absorvida pela carga de iluminação seja uma senoide pura o THDi será nulo portanto o fator de potência se mantém como o resultado do cosseno do ângulo de defasamento entre tensão e corrente cos φ 25 23 TECNOLOGIAS APLICADAS NA ILUMINAÇÃO PÚBLICA As tecnologias empregáveis para iluminação pública que vivem em constantes transformações são amplamente usadas sem padronização A divergência de maior atenção é a eficiência oferecida para a mesma aplicação A partir do Manual de Iluminação Pública da Copel junto com o Guia Técnico de Gestão Energética Municipal do Procel para um maior conhecimento das tecnologias aplicadas listamse as lâmpadas usadas sua concepções e as características técnicas de cada 231 Lâmpadas Incadescentes A lâmpada incandescente foi uma das tecnologias mais populares entre as fontes luminosas existentes A iluminação é obtida a partir da corrente elétrica que circula e aquece um filamento de tungstênio isolado dentro de um bulbo com gases inertes como o argônio e o nitrogênio Seu emprego em iluminação pública não se tornou viável devido a baixa eficiência luminosa média de 20 lmW e pela baixa vida útil aproximada em 1000 horas resultando em custos elevados de manutenção Uma de suas vantagens é o fluxo luminoso quase constante ao longo da vida útil IRC de 100 e reprodução de cor de 2400K proporcionando fidelidade de reprodução das cores e bem estar aos ambientes 232 Lâmpada a Vapor de Mercúrio Nesta lâmpada a concepção da luz é obtida a partir da excitação de gases pela corrente elétrica Com a ionização de um gás inerte há o aquecimento do bulbo que faz com que o mercúrio evapore e gere uma luz amarela Na sequência o próprio mercúrio é ionizado Neste processo os elétrons livres dos dois gases colidem e geram uma luz azulada A junção destas cores resulta na fonte de luz desta lâmpada num aspecto de brancoazulada cor fria As lâmpadas vapor de mercúrio possuem alta condutância e portanto requerem a aplicação de reatores para limitação de corrente elétrica 26 Figura 5 Lâmpada Vapor de Mercúrio Fonte Loja Elétrica Disponível em httpwwwlojaeletricacombrlampadavapormercurio250w e40product2351500000037dept0aspx Acesso em 21 abr 2017 Há um tempo estas lâmpadas eram muito aplicadas para iluminação das vias públicas Contudo sua utilização se tornou inviável devido a tecnologias posteriormente desenvolvidas que oferecem menor consumo para um mesmo fluxo luminoso Possuem boa eficiência luminosa de até 55 lmW em potências que variam de 80 a 1000 W O acionamento não é instantâneo e o índice de reprodução de cor é médio 233 Lâmpada a Vapor de Sódio O princípio de funcionamento desta lâmpada é similar ao vapor de mercúrio contudo nesta tecnologia há a aplicação de Sódio fazendo com que o sistema de acionamento necessite de um pulso de tensão na escala de quilo volts numa ordem de tempo de micro segundos São lâmpadas de maior interesse na iluminação pública devido a alta eficiência chegando até 130 lmw e longa vida útil Tem como desvantagem seu baixo IRC No comércio há disponíveis as lâmpadas de vapor de sódio de baixa pressão e alta pressão Diferenciandoas qualitativamente as lâmpadas de alta pressão possuem ótima eficiência luminosa maior vida útil e baixo consumo de energia porém possui um maior investimento inicial As lâmpadas de baixa pressão têm excelente eficiência luminosa e baixo custo operacional Enquanto as lâmpadas de alta pressão são indicadas as áreas externas as de baixa pressão são aplicadas em túneis pátios e locais sujeitos a neblina 27 Figura 6 Lâmpada a Vapor de Sódio Fonte Portal Eletricista Disponível em httpwwwportaleletricistacombrtiposdelampadas Acesso em 23 abr 2017 Atualmente as lâmpadas de vapor de sódio a alta pressão são as de maior interesse para iluminação das vias públicas e vem sendo amplamente aplicadas para reposição de lâmpadas com eficiência inferior como incandescentes mistas e vapor de mercúrio 234 Lâmpada Multivapor Metálico Similar a vapor de sódio e com o mesmo princípio ativo de funcionamento nesta lâmpada há a adição de iodetos metálicos que proporcionam maior IRC e eficiência luminosa A luz fornecida é extremamente branca e brilhante despertando interesse para aplicações em locais onde o espaço físico precisa ser realçado e valorizado 235 Lâmpada Mista Lâmpadas que possuem estruturalmente um filamento e um tubo de descarga Sua eficiência luminosa é superior apenas as incandescentes e a vida útil encontrase na mesma faixa Operam em tensão de rede 220 V sem a aplicação de reatores Em comparação as tecnologias existentes são lâmpadas de baixa eficiência com alto consumo de energia e elevado custo de manutenção não sendo viável para iluminação 28 236 Lâmpada Fluorescente de Indução Magnética Lâmpadas que operam com a excitação do mercúrio e de gases nobres em seu interior a partir da aplicação de um campo magnético externo que oscila em alta frequência ordem de 250 kHz Sua maior vantagem é a alta vida útil que se encontra em torno de 60000 horas Por possuir altos custos e disponibilizada em baixas potências estas lâmpadas não são viáveis para a iluminação pública contudo são amplamente aplicadas em espaços de difícil acesso reduzindo a necessidade de manutenção 237 Luminárias LED A mais recente e promissora tecnologia para iluminação tem como base de funcionamento o Diodo Emissor de Luz LED Tratase de um semicondutor que quando acionado por corrente elétrica de natureza contínua produz luminosidade através da liberação de fótons A luz emitida varia conforme o material da composição podendo ser trabalhado nas diversas tonalidades da cor branca quente a frio vermelha amarelo verde e azul Dentre seus benefícios estão facho de luz bem direcionado material livre de metais pesados zero emissão de raios ultravioleta e infravermelho resistência a vibração elevado IRC alta eficiência alta vida mediana próximo a 50000 horas etc Sua aplicação em iluminação pública já está sendo bem visada contudo seu alto custo impede uma maior evolução neste setor Figura 7 Luminária LED para Iluminação Pública Fonte Combinado Disponível em httpscombinadocombrpostedeiluminacopublicaled50wpetalabivolthtml Acesso em 23 abr 2017 29 238 Reatores Os reatores são aplicados em lâmpadas com o princípio ativo da produção de luz pela excitação de gases Têm como função provocar o aumento de tensão no momento da ignição para atender a elevada impedância e reduzir a corrente durante o funcionamento da lâmpada Encontramse divididos em a Reatores eletromagnéticos Modelos mais comuns em instalações antigas Composta por núcleo de ferro bobina de cobre e capacitores Não é favorável a eficiência energética por possuir perdas elétricas efeito flicker carga térmica elevada e emitir ruídos audíveis b Reatores Eletrônicos Operam em alta frequência 20 kHz a 50kHz São mais eficientes menos robustos oferecem melhor rendimento e maior tempo de vida útil porém possui maior custo 239 Luminárias Tem por função abrigar fixar a lâmpada e direcionar a luz Composta por receptáculo refletor difusor e carcaça este equipamento acopla a fonte luminosa e faz a distribuição espacial A iluminação é direcionada pelo conjunto óptico que potencializa e explora o fluxo luminoso emitido pelas lâmpadas A definição de proteção das luminárias deve obedecer aos índices de proteção IP que são definidos de acordo com os agentes agressivos externos do ambiente onde será executada a instalação Na Tabela 2 dispõemse os níveis de proteção indicados para os possíveis ambientes em vias públicas Tabela 2 Índice de Proteção para Iluminação Pública Local de Utilização Grau de Proteção Com pouca presença de poluição pó e agentes agressivos IP 23 Com presença média de poluição pó e agentes agressivos IP 44 Com forte presença de poluição pó ou agentes agressivos IP 54 Luminárias situadas a até 280m em relação ao solo IP 44 Túneis IP 55 Fonte GUIA TÉCNICO PROCEL Gestão Energética Municipal Rio de Janeiro p62 30 A Figura 8 apresenta a indicação ideal para a orientação do feixe de luz que definido corretamente proporciona melhor rendimento e reduz sensivelmente o ofuscamento Figura 8 Indicação do Feixe de Luz para Luminárias na Iluminação Pública Fonte GOLDEN Blog Disponível em httpwwwgoldenblogbroimpactodailuminacaopublicacomtecnologialednanossa vida Acesso em 23 abr 2017 2310 Braço de Apoio São equipamentos de metal usados para sustentar as luminárias e servir como eletroduto na proteção dos cabos de alimentação Seu ângulo de fixação influencia diretamente na correta distribuição do fluxo luminoso 2311 Circuitos de Comando O comando da iluminação é realizado por relés fotoelétrico que tem por função identificar o nível de iluminamento natural e acionar ou desativar as lâmpadas conforme o período do dia noturno e diurno respectivamente 24 PROJETO DE ILUMINAÇÃO PÚBLICA Um projeto de iluminação pública para garantir a funcionalidade do sistema deve atender as diretrizes especificadas pela norma vigente ABNT NBR 51012012 Iluminação Pública Procedimento Conforme esta norma 31 A distribuição apropriada das intensidades luminosas das luminárias é um dos fatores essenciais de iluminação eficiente em vias As intensidades emitidas pelas luminárias são controladas direcionalmente e distribuídas de acordo com a necessidade para visibilidade adequada rápida precisa e confortável Distribuições de intensidades são geralmente projetadas para uma faixa típica de condições as quais incluem altura de montagem de luminárias posição transversal de luminárias avanço espaçamento posicionamento largura das vias a serem efetivamente iluminadas porcentagem do fluxo luminoso na pista e áreas adjacentes mantida a eficiência do sistema ABNT NBR 5101 2012 p 07 A norma técnica ABNT NBR 51012012 fornece os requisitos mínimos para iluminação das vias públicas objetivando sempre a segurança dos tráfegos de pedestres e veículos No projeto ou readequação de um sistema outras normas também podem ser recorridas ABNT NBR 5461 Iluminação terminologia ABNT NBR 151292012 Luminárias para Iluminação Pública Requisitos particulares ABNT NBR 5410 Instalações Elétricas de Baixa Tensão ABNT NBR 51812013 Sistemas de Iluminação de Túneis Requisitos Devem ser recorridas também as normas com os requisitos particulares para cada tipo de lâmpada reatores e relés O seguimento dos padrões fornecidos resulta em padronização proteção e melhor qualidade do sistema 241 Classificação das Vias e Nível de Tráfego O ponto inicial de um projeto de iluminação pública consiste na classificação da via que se pretende iluminar As vias são definidas em urbanas rurais de ligação e especiais e cada qual possui uma derivação da classificação quanto a sua finalidade Outro fator relevante de classificação da via tem referência ao tipo de tráfego tanto para pedestres quanto para veículos definidas como sem leve médio ou intenso 32 Os dois parâmetros devem obedecer às disposições previstas no Código de Trânsito Brasileiro também disponível na ABNT NBR 5101 e devem ser definidos antes de identificar o melhor nível de iluminância para uma via 242 Níveis de Iluminância e Fatores de Uniformidade O nível de iluminância e fator de uniformidade mínimo para cada tipo de via é obtido na ABNT NBR 5101 e apresentado na Tabela 3 Tabela 3 Níveis de Iluminância e Fatores de Uniformidade para Vias Públicas Descrição da Via Volume de Tráfego Emin lux Umín Vias de trânsito rápido vias de alta velocidade de tráfego com separação de pistas sem cruzamentos em nível e com controle de acesso vias de trânsito rápido em geral autoestradas Intenso 30 04 Médio 20 03 Vias arteriais vias de alta velocidade de tráfego com separação de pistas vias de mão dupla com cruzamentos e travessias de pedestres eventuais em pontos bem definidos vias rurais de mão dupla com separação por canteiro ou obstáculo Intenso 30 04 Médio 20 03 Vias coletoras vias de tráfego importante vias radiais e urbanas de interligação entre bairros com tráfego de pedestres elevado Intenso 20 03 Médio 15 02 Leve 10 02 Vias locais vias de conexão menos importante vias de acesso residencial Médio 10 02 Leve 5 02 Vias de uso noturno intenso por pedestres por exemplo calçadões passeios de zonas comerciais 20 03 Vias de grande tráfego noturno de pedestres por exemplo passeios de avenidas praças áreas de lazer 10 025 Vias de uso noturno moderado por pedestres por exemplo passeios acostamentos 5 02 Vias de pouco uso por pedestres por exemplo passeios de bairros residenciais 3 02 Fonte MANUAL DE ILUMINAÇÃO PROCEL Disponível em httpwwwmmegovbrdocuments105841985241MANUAL20DE20ILUMINACAO20 20PROCELEPP20AGOSTO202011pdf Acesso em 23 abr 2017 33 243 Topologia Por final definido os níveis luminotécnicos para cada via há a concepção da topologia de distribuição que deve ser projetada a fim de atender aos valores mínimos exigidos considerando os custos e a diversidade construtiva envolvida como estruturas de redes elétricas existentes postes prédios marqueses arborização e demais componentes que tem potencial de interferência na construção do sistema de iluminação 34 3 ILUMINAÇÃO PÚBLICA EFICIENTE Nos últimos anos o país vem apresentando melhorias na qualidade de prestação do serviço em iluminação pública A evolução das tecnologias de iluminação em conjunto com a revisão de normas técnicas e ações do governo para financiamento de projetos em eficiência energética resultaram no desenvolvimento seguro de projetos e na redução do consumo de energia destinado a este setor A evolução da tecnologia das lâmpadas na iluminação pública apresenta em sua história fontes luminosas inviáveis aos critérios de iluminação e de consumo como as lâmpadas incandescentes mistas e vapor de mercúrio Atualmente conforme o PROCEL RELUZ as lâmpadas vapor de sódio e luminárias LED são as tecnologias de maior rendimento e de maior viabilidade para o setor Relacionado a financiamentos de projetos em eficiência energética conforme o PROCEL desde 1993 há aplicações de recursos da Reserva Global de Reversão RGR para este fim O RGR tratase de um fundo financeiro gerido pela Eletrobrás Neste âmbito há também a contribuição das Empresas Concessionárias e Permissionárias de energia que regulamentado por lei devem aplicar um percentual mínimo de 05 da Receita Operacional Líquida ROL em programas de eficiência energética incluso a iluminação pública Outro fator relevante previsto por constituição é a responsabilidade dos municípios sobre a gestão dos recursos energéticos destinados a serviços públicos A participação destes na gestão da energia desafia o setor elétrico no desenvolvimento de meios a estimular o combate de desperdício de energia 31 PROGRAMAS GOVERNAMENTAIS Conforme o Plano Nacional de Eficiência Energética em acordo com dados levantados pela EletrobrásProcel no ano de 2008 a parcela de consumo de energia elétrica com iluminação pública resultou em 396 do total faturado no país O avanço deste consumo não foi maior devido às ações de dois programas governamentais essenciais para o desenvolvimento do setor PROCEL RELUZ Programa Nacional de Iluminação Pública e Sinalização Semafórica Eficientes e o Programa de 35 Eficiência Energética da ANEEL Contudo no ano de 2005 a ANEEL suspendeu os investimentos direcionados aos projetos de eficiência em iluminação pública Atualmente o país consta apenas da participação do programa PROCEL RELUZ para o financiamento exclusivo em projetos de eficiência para a iluminação pública Há a contribuição das Empresas Concessionárias e Permissionárias de Energia que regulamentado por lei devem aplicar o percentual mínimo de 05 da ROL em projetos de eficiência energética Dentre as diversas áreas de atuação a iluminação pública está inclusa 311 PROCEL RELUZ O PROCEL RELUZ fundado em junho de 2000 é um programa criado pelo governo federal em parceria com a Eletrobrás a fim de promover o desenvolvimento de sistemas eficientes para a iluminação pública Em sua linha de atuação tem por objetivo a promoção de projetos de eficiência energética a valorização noturna dos espaços públicos a redução do consumo de energia elétrica melhorias nas condições de segurança e a qualidade de vida das cidades Até o ano de 2009 o PROCEL RELUZ já havia modernizado cerca de 22 milhões de pontos o que resultou numa economia de 7896 GWhano de consumo e 1818 MW de demanda no horário de ponta Neste mesmo período um estudo elaborado pela PROCEL concluiu que a modernização total das lâmpadas presentes no sistema de iluminação pública possuindo uma tecnologia de eficiência inferior as lâmpadas a vapor de sódio resultaria numa redução de demanda de ponta de 208MW e uma economia de energia de 911 GWhano A proposta elaborada contemplava somente as lâmpadas a vapor de sódio como única fonte alternativa em diferentes variações de potência para a substituição das lâmpadas de inferior eficiência vapor de mercúrio mistas e incandescentes No entanto nos dias atuais o programa já incrementa as luminárias LED como tecnologia alternativa possibilitando um resultado maior que o calculado Todas as substituições são realizadas com base nos conceitos de maximizar a eficiência energética dos espaços públicos atendendo aos níveis de iluminância compatíveis com o tipo de via e aos índices determinados por normas técnicas brasileiras Além das lâmpadas todos os demais acessórios que compõem o conjunto de iluminação quando necessário são alvos de modernização 36 3111 Resultados PROCEL 2016 De acordo com os resultados PROCEL 2016 no ano de 2015 o equivalente a economia de energia elétrica e a redução de demanda no horário de ponta correspondeu a 12067 milhões de kWh e 2751 mil kW respectivamente Esta economia deuse somente pelas ações desenvolvidas pela Eletrobrás por meio do PROCEL RELUZ No processo de eficientização do sistema de iluminação pública na metodologia de avaliação dos resultados anuais destacase a consideração da economia durante a vida útil mínima dos equipamentos em cinco anos Desde 2000 em ações por todo o país o PROCEL RELUZ já efetuou a substituição de 278 milhões de pontos de iluminação pública 312 Concessionárias de Energia e os Programas de Eficiência De acordo com a Lei n 9991 de 24 de julho de 2000 as Empresas concessionárias ou permissionárias de distribuição de energia devem aplicar o percentual mínimo de 05 da Receita Operacional Líquida ROL em Programas de Eficiência Energética PEE Todos os projetos precisam atender os procedimentos específicos regulamentados pela Aneel fornecidos pelo Manual dos Programas de Eficiência Energética PROPEE De acordo com este manual O objetivo do PEE é promover o uso eficiente e racional de energia elétrica em todos os setores da economia por meio de projetos que demonstrem a importância e a viabilidade econômica de ações de combate ao desperdício e de melhoria da eficiência energética de equipamentos processos e usos finais de energia Para isso buscase maximizar os benefícios públicos da energia economizada e da demanda evitada no âmbito desses programas Buscase enfim a transformação do mercado de energia elétrica estimulando o desenvolvimento de novas tecnologias e a criação de hábitos e práticas racionais de uso da energia elétrica PROPEE 2013 p 04 Logo projetos de eficiência energética destinados a iluminação pública enquadramse nos objetivos do PROPEE podendo ser financiados por este programa 37 Em complemento a regulamentação da aplicação da ROL a Lei n 13203 de 08 de dezembro de 2015 estabelece que do valor montante destinado a projetos em eficiência energética 60 a 80 devem ser aplicados em consumidores rurais ou em consumidores de baixa renda inclusos unidades cadastradas na tarifa social de energia elétrica 3121 Programa de eficiência energética CELESC A Centrais Elétricas de Santa Catarina CELESC é a empresa de distribuição de energia elétrica que atende a região de Garopaba cidade cenário deste estudo Cumprindo com as legislações nacionais a CELESC possui uma área de gestão destinada ao atendimento exclusivo para elaboração e implantação de projetos de Eficiência Energética em todo o território de atuação que de acordo com a CELESC abrange 92 do estado de Santa Catarina Chamado de Programa de Eficiência Energética ANEELCELESC tem como maior foco a redução do desperdício de energia ao longo do dia e a redução de demanda no horário de ponta 18h30min 21h30min Portanto dentre os campos de atuação a iluminação pública é um dos alvos e a cidade de Garopaba pode se beneficiar deste financiamento 32 ILUMINAÇÃO COM QUALIDADE Como descrito a iluminação pública comportase como um instrumento de cidadania pois possibilita o desenvolvimento da vida em sociedade Para sua correta função é necessário definir padrões Publicada em 1992 e revisada pela última vez em 2012 versão atualmente disponível a NBR5101 apresenta os requisitos mínimos para projetos luminotécnicos de vias públicas Todo o esforço desprendido com a elaboração desta norma resulta em qualidade de vida pois se estabelecem as condições mínimas favoráveis para o correto desenvolvimento de atividades em espaço público auxiliando no trânsito seguro e na redução dos índices de acidentes 38 De acordo com a Edição 135 da revista O Setor Elétrico a última revisão desta norma trouxe benefícios significativos para o setor padronizando valores de iluminância mínima e fatores de uniformidade agregando qualidade e segurança ao sistema de iluminação Contudo ainda há dúvidas geradas por profissionais no desenvolvimento de projetos luminotécnicos onde não há a contemplação detalhada por parte da norma como iluminância vertical condições para ciclovias ciclofaixa etc Além destes fatores a presença do LED no mercado de iluminação pública potencializa para uma nova revisão pois geramse questionamentos sobre a garantia de resultado de iluminação a partir desta tecnologia Portanto a fim de discutir aprimoramentos e novos critérios a norma passará por nova revisão firmando a garantia de segurança e potencialização da qualidade com a modernização do sistema Outro fator relevante e que se deve ressaltar na discussão da qualidade da iluminação pública é a certificação compulsória do Inmetro A partir da portaria n 20 publicada em 15 de fevereiro de 2017 o Inmetro disponibiliza o regulamento técnico de qualidade para luminárias para iluminação pública objetivando estabelecer os requisitos técnicos a serem atendidos pelas luminárias seja pela aplicação de Lâmpadas de Descarga ou por tecnologia LED buscando maior eficiência energética e segurança na aplicação Para o Senhor Luciano Hass Rosito Gerente de Vendas da Phillips Lighting a certificação contribui para a melhoria da qualidade dos produtos diminuindo as diferenças entre produtos disponíveis no mercado O mesmo fomenta que com a certificação compulsória o Inmetro pode autuar fábricas que não atendem os requisitos e os municípios deixam de adquirir luminárias abertas e de baixa qualidade 33 GESTÃO ENERGÉTICA MUNICIPAL A Gestão Energética Municipal GEM consiste num conjunto de fundamentos normas e ações que visam balizar o uso da energia elétrica e controlar o seu desempenho e respectiva eficiência Seus objetivos são ter domínio sobre o real consumo energético do município promover otimizar e coordenar operações obter economia nas contas públicas mediante redução do consumo aplicar ações de gestão e manutenção com a finalidade de aumentar a 39 vida útil das instalações e equipamentos promover a racionalização de energia capacitar para negociações com concessionárias investir em sistemas mais eficientes etc A GEM é subordinada a gestão do Prefeito que desenvolve os planos de combate ao desperdício e cobre os custos do mesmo A construção de um órgão voltado apenas para a administração energética implica na autonomia do município em gerir o seu consumo de energia elétrica Com a imersão desta criamse novas oportunidades reduzemse os custos e garantese a manutenção e continuidade das ações 331 Campos de Atuação As atividades desenvolvidas dentro da GEM são divididas e coordenadas pelas Unidades de Gestão Energética UGEs A atuação das UGEs engloba a Capacitação das equipes quanto ao contrato de fornecimento de energia elétrica Ter domínio sobre as cláusulas contratuais resulta em economia para o município A adoção de critérios e controles podem proporcionar uma maior otimização dos contratos O conhecimento dos direitos e deveres do consumidor e concessionária facilita a resolução de eventuais dificuldades b Estudo e aplicação de projetos eficientes para os setores de domínio da gestão pública A GEM tem por responsabilidade o desenvolvimento de projetos de eficiência energética para iluminação pública prédios públicos e saneamento abastecimento de água esgotamento sanitário e pluvial limpeza urbana e controle de vetores c Conscientização da população local A atuação em escolas e órgãos públicos explicando o porquê e as formas de racionalizar o consumo de energia traz benefícios imediatos com a redução do desperdício de energia em residências dos públicosalvo Posteriormente em longo prazo há impactos na formação do cidadão com o enraizamento da importância do consumo consciente 40 332 Retorno Positivo A atuação direta de uma GEM na gestão pública implica em ganhos positivos para o município e para o setor elétrico nas diversas formas e em distintas setorizações Sua administração em maior escala também fomenta perspectivas e oportunidades para o país Podese destacar como benefícios para o município a Redução do consumo e da conta de energia elétrica Com a implantação de projetos de eficiência nos serviços municipais há o retorno direto na redução dos custos com a economia de energia como também nos recursos desprendidos pelo município para a operação dos sistemas b Preservação do meioambiente A eficientização dos setores de domínio público e as atividades de conscientização contribuem para o combate de desperdício e em conjunto para o uso racional dos recursos naturais preservando o meioambiente c Benefícios políticos A implantação de projetos desta natureza pode resultar em dividendos políticos d Efeito demonstração Com a implantação das ações e a divulgação de informações setores residencial comercial e industrial podem se sensibilizar com questões desta natureza aderindo aos Programas de Eficiência Energética e Melhora da capacidade de negociação do município Com a atuação da GEM há a potencialização nas negociações do município com fornecedores e prestadores de serviços f Benefícios para os habitantes O retorno econômico possibilita investimentos em outras áreas prioritárias como saúde e educação Para o setor elétrico a redução do desperdício resulta em postergar os investimentos dos recursos públicos ou privados na ampliação do sistema de geração transmissão e distribuição de energia que visam atender a crescente demanda Expandido os benefícios observando seu retorno a nível nacional o país conta com a possibilidade da elaboração de uma estratégia municipal integrada a concentração dos esforços para a economia de energia a possibilidade de elaboração de projetos com visão global e a execução de inventários dos sistemas elétricos municipais 41 333 Legislação No capítulo IV artigo 30 inciso V a Constituição Federal atribui autonomia de legislação para os municípios sobre os serviços públicos o que inclui a iluminação pública Logo a prestação de todos os serviços voltados a iluminação pública deve ser executada e fiscalizada pelo município independente se as atividades são desenvolvidas por unidade administrativa própria ou por contratação respeitando os princípios da licitação pública das firmas especializadas e das concessionárias Nos contratos de prestação de serviço em iluminação pública devem ser fixadas a extensão territorial o prazo de duração do contrato as normas e procedimentos que devem ser observados definição de serviços de expansão e remodelação determinação dos serviços de operação manutenção preventiva e corretiva regras para o fornecimento de materiais níveis de qualidade que observam o cumprimento do iluminamento das vias correta aplicação dos materiais prédeterminado e os prazos das atividades de execução da ampliação do sistema e manutenções Junto devese apresentar a propriedade da rede o fornecimento de energia e fixar valores financeiros para os diferentes tipos de serviço Com relação ao fornecimento de energia elétrica as condições para a prestação de serviços em iluminação pública por parte das concessionárias de serviços públicos de eletricidade estão sob o regulamento da Agência Nacional de Energia Elétrica ANEEL Para tal dispõemse das seguintes Portarias Portaria N 466 ANEEL de 12 de dezembro de 1997 Determina as condições gerais de fornecimento de energia elétrica Portaria N 185 DNAEE de 17 de outubro de 1988 Contextualiza sobre os novos contratos de demanda de energia elétrica considerando as medidas de racionalização por parte dos consumidores Portaria N 158 DNAEE de 17 de outubro de 1989 Determina as condições gerais da energia elétrica destinadas à iluminação pública Portaria Nº 730 DNAEE de 28 de outubro de 1994 Fornece condições favoráveis às concessionárias de energia em investimentos e custeio em programas de eficiência energética 42 4 ESTUDO DE CASO A fim de atender o objetivo central desta pesquisa apresentase uma metodologia de estudo para o retrofit das tecnologias empregáveis em sistemas de iluminação pública Em forma de memorial de cálculo proporcionamse numa visão clara e objetiva os procedimentos necessários para a análise da substituição de lâmpadas e luminárias com base na Pesquisa de Mestrado do Engenheiro Civil Enedir Ghisi Desenvolvimento de uma Metodologia para Retrofit em Sistemas de Iluminação O estudo de caso é direcionado a cidade de Garopaba devido as necessidades da gestão atual que vem analisando como implantar medidas para combater o desperdício de energia elétrica tornando mais eficientes os sistemas regidos pelo município 41 GAROPABA Garopaba é um município brasileiro localizado no litoral sul do estado de Santa Catarina Faz limite territorial ao sul com o município de Imbituba ao norte e oeste com o município de Paulo Lopes e a leste com o Oceano Atlântico Segundo dados do IBGE a população estimada no ano de 2016 era de 21573 habitantes De acordo a Prefeitura Municipal as principais atividades econômicas são respectivamente turismo construção civil pesca artesanal serviços públicos agricultura de subsistência pecuária e comércio Seu índice de desenvolvimento municipal sustentável IDMS é de 0608 Este índice medido na escala de zero a um tratase da análise de indicadores fundamentais para o diagnóstico do grau de desenvolvimento de um território sociocultural ambiental econômica e político institucional Em relação a eficiência energética o município não possui uma Gestão Energética Municipal No entanto há o interesse da Prefeitura pelo investimento em projetos de conservação de energia Atualmente avaliase a possibilidade de investimentos em projetos de retrofit das lâmpadas destinadas a iluminação pública por luminárias a LED A elaboração de uma metodologia de análise contribuirá para o desenvolvimento destes projetos 43 42 RETROFIT Um retrofit conforme Enedir Ghisi tratase de qualquer tipo de reforma realizada numa determinada instalação No âmbito da eficiência energética envolve alterações ou reformas em sistemas consumidores de energia elétrica zelando pela sua conservação Para os sistemas de iluminação pública este é obtido por meio da aplicação de lâmpadas conjuntos ópticos acionadores e reatores energeticamente mais eficientes A determinação por um retrofit em sistemas de iluminação não se resume a substituição de lâmpadas por outra energeticamente mais eficiente O processo de aprovação abrange a análise da tecnologia existente os benefícios fornecidos pela nova solução e a viabilidade econômica fornecida nesta troca Na análise proposta para o Município de Garopaba visando a conservação da energia elétrica a iluminância requerida para a atividade desenvolvida e o conforto do usuário se prevê a substituição de todas as lâmpadas e suas luminárias por conjuntos de luminárias LED capazes de atender satisfatoriamente os prérequisitos para a área estudada A determinação pelo retrofit está no resultado do estudo de viabilidade técnica e econômica Para cada Rua do Município ou demais localidades o projeto pode ser refeito com os dados particulares de cada cenário considerando a classificação da via e o nível de tráfego junto aos níveis de iluminância e fatores de uniformidade determinados por norma 43 MEMORIAL DE CÁLCULO Neste memorial apresentamse descritivamente a sequência de etapas da análise de viabilidade técnica e dos cálculos econômicos direcionados para a determinação da substituição de lâmpadas em iluminação pública por luminárias LED Para cada novo estudo deve ser refeito os procedimentos descritos 431 Classificação do Cenário de Estudo A Rua Prefeito João Orestes de Araújo via definida como cenário de estudo comportase como a Avenida Central no município de Garopaba Sua origem se dá ao término da SC434 e se estende até a Avenida dos Pescadores na beiramar da Praia do Centro 44 Nesta avenida encontramse instalados os principais comércios e é rota para se deslocar a prefeitura bancos escola policlínica igreja etc Figura 9 Localização da Rua Prefeito João Orestes de Araújo Fonte GOOGLE Maps Disponível em httpswwwgooglecombrmapsplaceRPrefJoC3A3oOrestesdeAraC3BAjoGaropaba SC8849500028027854 48622822717zdata3m14b14m53m41s0x9526d198d9a5ce910x4ed844dc396e48508m23d 280278544d48620634 Acesso em 12 jun 2017 De acordo com a NBR 5101 esta rua classificase como uma via urbana devido a existência de construções as suas margens pela presença de tráfego motorizado e por pedestres Uma via aberta a circulação pública na área urbana caracterizada principalmente pela existência de imóveis em sua extensão Por ser litorânea em alta temporada dezembro a fevereiro de acordo com a Prefeitura Municipal a cidade recebe cerca de 140 mil turistas que utilizam esta rua para deslocarse a praia e hotéis da região central Portanto dentre os tipos de vias urbanas a Rua Prefeito João Orestes de Araújo enquadrase como uma via coletora por possuir tráfego importante de interligação e com elevada presença de pedestres 45 Para ruas urbanas classificadas como via coletora e de tráfego intenso definido pela norma NBR 5101 o nível de iluminância mínimo exigido equivale a 20 Lux com o fator de uniformidade mínimo de 03 432 Levantamento do Sistema Atual O levantamento do sistema atual de iluminação artificial da Rua Prefeito João Orestes de Araújo deuse pela visita técnica ao local nos dias 19 e 20 de junho de 2017 registrando a quantidade dos postos luminosos as tecnologias empregadas e a iluminância desta área obtida através de medições 4321 Equipamentos instalados Na Tabela 4 apresentamse os tipos de lâmpadas e respectivas quantidades aplicadas para a iluminação da Rua Prefeito João Orestes de Araújo Tabela 4 Lâmpadas Existentes para Iluminação da Rua Pref João Orestes de Araújo Lâmpada Potência W Quantidade un Potência Instalada W Lâmpada Multivapor Metálico 250 36 9000 150 05 750 Lâmpada Vapor de Mercúrio 125 01 125 TOTAL 42 9875 Fonte AUTOR Verificouse que todos os postos luminosos estavam acionados sem ocorrência de lâmpadas queimadas A temperatura de cor definida para esta avenida é a fria Somente nas ruas paralelas que se verifica a utilização de lâmpadas de cor quente contudo sua contribuição não altera de forma significativa a cor predominante 46 Instaladas a mesma altura as luminárias usadas são em carcaça de alumínio e sem difusor óptico conforme Figura 10 expondo lâmpadas e receptáculo à ação do tempo em especial a agressão da maresia Figura 10 Composição do Sistema de Iluminação Fonte AUTOR Os relés fotoelétricos e reatores são fixados no poste próximos a base do braço O ângulo de distribuição dos braços é idêntico em todos os postos 4322 Condições externas A rua é formada por construções nos dois sentidos da via Em sua maior totalidade os prédios possuem dois pavimentos máximo permitido pela Prefeitura Municipal de Garopaba com o piso térreo destinado ao uso comercial e o primeiro pavimento piso superior para uso residencial O percentual de áreas abertas terrenos vazios é muito baixo próximo de zero quando comparado ao de áreas construídas Desta forma com o tipo de uso das obras e sua totalidade há contribuições de iluminação externa em toda a extensão da via pública 47 Figura 11 Contribuição da Iluminação de Fontes Externas na Avenida Central Fonte AUTOR Não há interferências quanto ao sombreamento por vegetação A arborização desta avenida é baixa e as árvores presentes não interferem na iluminação Portanto não se faz necessário a projeção da iluminação com diferentes comprimento de braço altura de instalação ou ângulo de projeção Todos os postos possuem mesma metodologia de iluminação Figura 12 Baixa Arborização da Avenida Fonte AUTOR 48 4323 Medições da iluminância Para a verificação do nível de iluminação realizouse a medição da iluminância real a partir do Luxímetro digital da marca Hikari modelo HLX881 As medições foram executadas às 21h30min do dia 19 de junho de 2017 com condições climáticas estáveis a temperatura de 12C Definiuse este horário por a cidade estar em baixa temporada logo o comércio encontrase fechado com pouca circulação nas vias reduzindo a contribuição de outras fontes luminosas Figura 13 Luxímetro Digital Hikari HLX881 Fonte AUTOR Na Tabela 5 encontramse as especificações gerais deste aparelho extraídas do manual de instruções Tabela 5 Especificações Gerais Características Técnicas Faixa de Medição 150000 Lux Display LCD de 3 ½ dígitos 2000 contagens Resolução 1 Lux Precisão 10000 Lux 4rdg05fs 10000 Lux 510digitos Repetibilidade 2 Característica de Temperatura 05 C Tempo de Leitura 04 seg 49 Sensor Foto diodo de silício com filtro Temp Ambiente de Operação 0C a 40C Temp Ambiente de Armazenagem 10C a 60C Altitude de Operação 2000 m Fonte LUXÍMETRO DIGITAL HLX881 Manual de Instruções São Paulo p4 Apresentamse na Tabela 6 os valores das medições e na Figura 14 os locais de registro Para cada ponto de medição verificouse a iluminância sob dois postes sequentes e o ponto médio entre estes As medições de iluminância são executadas conforme solicitação da NBR 5101 Os três valores apresentados divididos por barras se referem respectivamente a uma medição no passeio onde há o posto luminoso uma no centro da pista de rolamento e outra no passeio oposto na mesma direção Tabela 6 Medições da Iluminância Ponto de Medição Iluminância Lx Ponto 1 101 46 22 04 07 12 29 13 09 Ponto 2 31 16 10 05 19 38 48 19 11 Ponto 3 48 22 15 11 07 05 27 12 10 Ponto 4 53 24 17 27 13 10 28 14 10 Ponto 5 31 15 10 04 05 08 41 27 50 Ponto 6 86 28 13 06 03 04 42 25 10 Ponto 7 55 25 15 11 09 08 32 17 08 Ponto 8 53 26 21 05 03 03 49 27 31 Ponto 9 75 28 12 04 04 03 34 19 08 Fonte AUTOR 50 Figura 14 Pontos de Registro das Medições Fonte AUTOR 4324 Avaliação do sistema atual Para avaliação do sistema atual determinase primeiramente a iluminância média a partir da razão entre a soma dos valores medidos pela quantidade de medidas realizadas Neste estudo a iluminância média da via resulta em 2204 Lux Conforme descrito no item 431 Cenário de Estudo em acordo com a NBR 5101 a iluminância mínima exigida para esta Avenida é de 20 lux Logo o nível de iluminação atende ao mínimo definido por norma Outro ponto relevante é a análise do fator de uniformidade que corresponde a razão da iluminância mínima pela iluminância média De acordo com a NBR 5101 o fator de uniformidade exigido para a Rua Prefeito João Orestes de Araújo equivale a 03 O valor do fator de uniformidade para a Avenida Central está correspondendo a 013 abaixo do indicado por norma Logo a distribuição da iluminação não atende aos requisitos mínimos definidos 51 A variação de densidade da iluminação ao longo da via comprovado por medições e cálculos resulta da aplicação de diferentes tecnologias de lâmpadas da falta de difusor óptico e também da contribuição de iluminação externa Para o cenário estudado os níveis de iluminação atende contudo o fator de uniformidade não está adequado com o valor recomendado pela NBR 5101 A proposta de retrofit tem por objetivo reduzir a potência total consumida por este sistema ampliar o ângulo de distribuição e padronizar os níveis de iluminação Com esta solução adequando com as exigências normativas reduzse os esforços físicos visuais dos usuários devido à variação de densidade de iluminação 433 Projeto Luminotécnico Para garantir a confiabilidade da proposta de retrofit há a necessidade da elaboração do projeto luminotécnico onde se define qual a tecnologia a ser aplicada e por simulação verificase se o fluxo luminoso emitido pela luminária atende o nível de iluminância mínima exigida por norma 4331 Luminária proposta Primeiramente observase que antes da decisão da escolha final da luminária a ser aplicada as simulações devem ser executadas a fim de validar as condições iniciais que a iluminação precisa atender A proposta de retrofit para a Rua Prefeito João Orestes de Araújo prevê luminárias que atendam as condições mínimas nível de iluminância e fator de uniformidade exigidas pela norma NBR 5101 A direção para a escolha dos modelos de teste foi a partir do nível de fluxo luminoso e potência que os modelos no mercado oferecem Após testes definiuse pela aplicação de luminárias Istanium LED modelo NATH L que oferece 15 mil lumens de fluxo luminoso numa potência de consumo equivalente a 138W De acordo com as informações construtivas fornecidas por fabricante esta luminária é produzida em alumínio injetado a alta pressão com difusor de vidro liso plano O acabamento 52 é realizado por pintura eletrostática na cor padrão RAL 9007 cinza O conjunto óptico é formado por um conjunto de módulo de 64 LEDs com lentes incorporadas Na Tabela 7 apresentamse os dados técnicos detalhados Tabela 7 Luminária Instanium LED modelo NATHL Especificações Técnicas Tensão Nominal 90 a 305 Vac Frequência 5060 Hz Potência 138W Fator de Potência 095 Fluxo Luminoso 15000 Lm Temperatura de Cor 5000 k Temperatura de Uso 30C a 40C Índice de Reprodução de Cor 70 Vida Útil 60000 h Grau de Proteção IP66 Fonte Techowatt Disponível em httptecnowattcombrsitev1portfolioitemsnathl Acesso em 27 jun 2017 Na Figura 15 apresentase uma imagem ilustrativa desta luminária atentandose ao sistema de fixação O conjunto pode ser instalado em ponta de braço com diâmetro externo de 603mm e possibilita o ajuste de inclinação em até 4 posições 5 0 5 10 Figura 15 Luminária Instanium LED modelo NATHL Fonte Tecnowatt Disponível em httptecnowattcombrsitev1portfolioitemsnathl Acesso em 27 jun 2017 53 Ressaltase que o grau de proteção correspondente é o IP66 Segundo a Segurança Industrial Equipamentos Segind os dois dígitos correspondem respectivamente a total proteção contra penetração de poeira e contato com as partes internas ao invólucro e a proteção contra jatos de água Como todo o corpo grupo óptico e equipamentos auxiliares apresenta este índice de proteção a luminária enquadrase com as condições climatológicas do local a ser instalado 4332 Simulação DIALUX O Dialux conforme a Dial empresa desenvolvedora tratase de um software de design da iluminação Uma plataforma gratuita que permite projetar calcular e visualizar a projeção da luz A partir deste executouse as simulações da iluminação pública para a Avenida Central de Garopaba O sistema de iluminação da Rua Prefeito João Orestes de Araújo é composto por 42 postos luminosos distanciados de 30 m distribuídos ao longo de 13 km A largura da avenida corresponde a sete metros Para os passeios considerase a largura média de 15 m em ambos os sentidos As luminárias estão instaladas a 8 m de altura em postes distanciados 50 cm da pista rolante com braço de 15m e sem ângulo de inclinação Para este cenário com a aplicação da luminária LED NATHL o resultado da simulação conforme figuras 17 18 e 19 é positivo e atende aos requisitos mínimos exigidos por norma Figura 16 Visão 3D Simulação Dialux Fonte DIALUX 54 Figura 17 Gráfico de Valores E para Pista Rolante Fonte DIALUX Figura 18 Gráfico de Valores E para Passeio 1 Fonte DIALUX Figura 19 Gráfico de Valores E para Passeio 2 Fonte DIALUX 55 Como o Dialux não expressa valores de iluminância otimizados entre pista rolante e passeios gerouse relatório de simulação para os três possíveis cenários O valor de 32 Lux da medida de iluminância média para a pista rolante atende ao mínimo estabelecido por norma Porém podese observar que nos passeios 1 e 2 os valores de iluminância média são 18 Lux e 11 Lux respectivamente abaixo do indicado Contudo a avaliação do sistema não pode ser feita separadamente Fazse necessário avaliar os valores como um único conjunto pista rolante e passeios Desta forma para adequar as necessidades deste estudo considerase que a pista rolante possui 10m de comprimento 7m reais acrescidos de 3m de passeios e o posto de iluminação está a 25m do passeio a fim de adequar os valores de iluminância para as áreas medidas Na Figura 20 se expressa os novos resultados e verificase que com esta luminária a iluminância média resulta em 27 Lux com um fator de uniformidade de 0304 atendendo aos requisitos mínimos exigidos pela NBR 5101 Figura 20 Gráfico de Valores E para Avenida Central Fonte DIALUX 434 Análise de Viabilidade Econômica A análise econômica proporciona a avalição do potencial de conservação da energia elétrica Com esta verificase o quão viável economicamente será o projeto determinando se a economia proposta cobrirá o investimento Para validar a viabilidade do investimento aplicamse as ferramentas econômicas método do valor presente líquido método da taxa interna de retorno e payback simples 56 Os métodos apresentados têm como base o manual Elektro de Eficiência Energética 4341 Dados iniciais Conforme apresentado no item 4321 Equipamentos instalados o sistema de iluminação da Rua Prefeito João Orestes de Araújo é formado por 42 lâmpadas 36 unidades de vapor metálico na potência de 250W 05 unidades vapor metálico em 150W 01 unidade vapor de mercúrio em 125W Todo o sistema de iluminação pública da Avenida Central resulta numa potência instalada equivalente a 9875 W Para o seu funcionamento o horário de acionamento destas lâmpadas é às 17h40min logo ao pôrdosol e são desativadas as 06h40min quando o dia amanhece Portanto todas as unidades operam 13 horas por dia o que equivale a 390 horas de operação mensal considerando 30 dias A fim de determinar o consumo mensal dividese a potência total instalada por 1000 transformar em KW e multiplicase pelo tempo de operação Desta forma o consumo da Avenida Central equivale a 3851 KWh ao mês De acordo com a estrutura tarifária para o serviço de distribuição de energia elétrica da Aneel esta instalação enquadrase como Grupo B atendimento em tensão igual ou inferior a 23KV e subgrupo B4 atendimento de iluminação pública Pelo fato da iluminação não ser de atendimento pela concessionária local o subgrupo estendido é do tipo B4a atendimento para iluminação pública rede de distribuição Para o subgrupo tarifário B4a conforme apresentado na página virtual da concessionária a CELESC aplica a tarifa de R02372800 para cada KWh consumido O valor de Imposto sobre Circulação de Mercadorias e Serviços ICMS sobre este grupo corresponde a 25 O custo mensal com energia elétrica resulta do produto entre a tarifa cobrada do grupo e a potência total consumida ao decorrer do mês Seguindo este método o custo mensal com energia para operação da iluminação da Avenida Central de Garopaba equivale a R 91382 De acordo com a Consultoria Tributária Silnev o valor de R91382 corresponde a 75 do valor real a ser cobrado ou seja tarifa sem a aplicação dos 25 de ICMS Para aplicação do imposto dividese valor tarifado por 75 100 25 Desta forma o valor da fatura de energia elétrica para operação deste sistema resulta em R121843 57 Tabela 8 Composição do Custo Atual com Energia Elétrica Dados Potência Total Instalada P 9875 W Tempo de operação Mensal t 390 h Consumo mensal EPxt1000 3851 KWh Tarifa KWh T 023728 R Custo Total Mensal CExT 91382 R ICMS i 25 Fatura F C100i 121843 R Fonte AUTOR As lâmpadas atualmente aplicadas possuem diferentes tempos de vida útil e diferentes níveis de fluxo luminoso Baseado no Guia Técnico de Gestão Energética Municipal tendo em vista a variação de dados técnicos entre fabricantes apresentamse na Tabela 8 os valores de tempo de vida útil e fluxo luminoso para cada tecnologia aplicada Tabela 9 Dados Técnicos Lâmpadas aplicadas na Avenida Central de Garopaba Dados Vapor Metálico 150W Vida Útil h 15000 Fluxo Luminoso lm 10500 Vapor Metálico 250W Vida Útil h 10000 Fluxo Luminoso lm 19000 Vapor de Mercúrio 125W Vida Útil h 15000 Fluxo Luminoso lm 6200 Fonte GUIA TÉCNICO PROCEL Gestão Energética Municipal Rio de Janeiro p59 Para a solução de retrofit com base nas informações técnicas fornecida por catálogo de fabricante a vida útil e a potência da luminária LED correspondem respectivamente a 60 mil horas e 138W Como o tempo de operação mensal é de 390 horas podese afirmar que a partir da razão entre a vida útil e o tempo de operação mensal esta luminária tem 153 meses de vida útil o que compreende o período de 128 anos 58 Esta proposta prevê apenas a substituição das lâmpadas existentes por luminárias LED Com 42 luminárias de 138W operando 13 horas por dia a nova instalação possuirá o consumo total equivalente a 2260 KWhmês Aplicando a tarifa sobre este consumo junto ao valor de ICMS o novo valor de consumo será de R 71514 Em resposta ao retrofit a economia mensal direta que equivale a diferença entre o consumo atual pelo consumo proposto resulta em R50329 mensais ou R603948 anuais 4342 Método do valor presente líquido O método do Valor Presente Líquido VPL avalia a viabilidade de projetos transferindo para o momento presente todas as variações esperadas no caixa em seu período de desenvolvimento descontando a taxa mínima de atratividade Uma metodologia que transfere para a data zero todos os custos e despesas esperados em um novo projeto com desconto da taxa de juros a qual é direcionada Para determinar o VPL podese aplicar a Equação 3 Eq 3 Onde I Investimento de capital A Custo evitado benefício auferido FVPin Fator de Valor Presente O Fator de Valor Presente FVP transporta para zero o valor futuro do capital deste investimento levando em consideração a taxa de juros sobre o período de aplicação O FVP é obtido a partir da Equação 4 Eq 4 Onde i Taxa de juro n número de período em meses semestre anos etc 59 O valor final para o VPL pode resultar em três situações de análise diferentes a Valor de VPL maior que zero Indica que o projeto pode ser aceito pois haverá retorno sobre o investimento b Valor de VPL igual a zero Neste caso haverá somente a modernização do sistema Não haverá retorno sobre o investimento como também não há despesas extras sobre o capital investido c Valor de VPL menor que zero O projeto deve ser rejeitado pois ao longo do tempo os custos serão maiores com o novo sistema proposto Neste estudo de caso devido a grande diferença dos valores de custo de produtos disponíveis no mercado variações entre R70000 a R180000 para luminárias com potência de 120W a 150W determinase qual o preço a ser pago pela luminária independente o tipo de negociação comercial para que o projeto seja aceitável economicamente Para tal aplicamse os dados disponíveis sobre a Equação 3 considerando que o investimento corresponde ao produto entre o Preço Pago pela Luminária PPL e a quantidade necessária 42 unidades Notase que este procedimento irá zerar o valor de VPL igualando o investimento aplicado ao retorno prometido Portanto devese interpretar o resultado final como o preço teto máximo a ser pago pelas luminárias Valores acima corresponderão a VPL negativo A taxa de juros considerada no cálculo equivale a Taxa Selic ou Taxa Básica de Juros que de acordo com a Receita Federal corresponde à taxa equivalente do Sistema Especial de Liquidação e de Custódia Selic para títulos federais O valor da Taxa Selic atual referência em junho de 2017 conforme o Banco Central do Brasil equivale a 1015 Desta forma aplicase no cálculo o valor de VPL nulo o investimento igual ao preço do produto pela sua quantidade PPLx42 o benefício auferido equivalente a R603948 anuais e taxa de juros de 1015 no período de 128 anos vida útil dos equipamentos O valor final que determina o preço máximo a ser pago pelo produto resulta em R100570 Seguindo esta metodologia apresentase no Gráfico 1 o comportamento do custo unitário da luminária NATHL em diferentes variações da taxa de atratividade 60 Gráfico 1 Análise de Sensibilidade Fonte AUTOR Baseando no resultado do valor de VPL para a taxa Selic atual 1015 verificase que o projeto somente será viável economicamente se o valor pago for inferior ou igual a R100570 por luminária ou inferior a 728 RWatt Custo por Watt para a luminária NATHL 138W 4343 Método da taxa interna de retorno A Taxa Interna de Retorno TIR corresponde a taxa de juros que torna equivalente as receitas de um projeto com o seu investimento ou seja a taxa de juros que torna nulo o Valor Presente Líquido do projeto Corresponde então a taxa de remuneração do capital investido num projeto Para determinar tal devese aplicar a Equação 5 Eq 5 Analisando o valor obtido a TIR deve ser maior que a taxa mínima de atratividade Se for menor o projeto deve ser desconsiderado O valor obtido também pode ser expresso como uma Relação CustoBenefício RCB Para os procedimentos do Programa de Eficiência Energética da ANEEL aplicase o RCB 61 como critério de viabilidade e definese que este deve ser inferior ou igual a 08 para tornar o projeto atrativo Para este estudo considerando que o preço máximo pago pela unidade de luminária seja R100000 o investimento total será de R4200000 Portanto com o retorno anual correspondendo a R603948 o valor para TIR resulta em 014 14 indicando que este projeto é viável pois está acima da taxa mínima de atratividade Taxa Selic e inferior a 08 atendendo a relação custo benefício 4344 Método do payback simples O PaybBack Simples PBS compreende ao método destinado para avaliação do tempo de retorno de investimento A partir deste determinase o prazo necessário para recuperar o capital investido Devese considerar que se aplica este método apenas para projetos que não possuem variação do fluxo de caixa ou seja projetos com retornos periódicos do investimento não variáveis Este método não deve ser aplicado como parâmetro de seleção entre alternativas diferentes Para obtenção do PBS aplicase a Equação 6 Eq 6 Neste estudo considerando o investimento de R4200000 e o retorno anual de 603948 o capital investido será restituído no período de 07 anos ou seja ao final de 07 anos todo o valor aplicado no retrofit será reembolsado em forma de economia de energia Considerando que a vida útil desta luminária é de 128 anos neste cenário de estudo concluise que o investimento será restituído e continuará fornecendo resultados positivos economicamente 62 5 CONLUSÃO Atualmente percebese um grande esforço governamental para o desenvolvimento de ações que tornam processos e produtos mais eficientes independente a natureza Uma evolução lenta mas de caráter gradativo desencadeada por fatores que assombram comprometer a produtividade crise energética Não somente em impactos econômicos as soluções de projetos eficientes vêm colaborando para o desenvolvimento sustentável Reunindo desta forma interesses mútuos entre economia e sociedade Para o setor de iluminação pública que está entre os fatores fundamentais de crescimento de uma região notase que as soluções de eficiência energética proporcionadas por investimentos governamentais vêm fornecendo retorno positivo Os resultados apresentados pelo PROCEL para o ano de 2015 por exemplo com o programa PROCEL RELUZ mostram que houve uma redução de 120 GWh de consumo de energia e 27 MW de redução da demanda no horário de ponta somente com a iluminação pública Reduções de consumo que resultam da modernização de postos luminosos Além do programa PROCEL RELUZ que impacta diretamente neste setor as ações da Aneel com o PROPEE o desenvolvimento e atualização de normas técnicas específicas para a iluminação e a implantação das Gestões Energéticas Municipais contribuem com parcelas significativas no desenvolvimento eficiente da iluminação pública Para os projetos de eficientização da iluminação as soluções aplicadas focam na substituição das lâmpadas por tecnologias mais eficientes modernizando o conjunto complementar luminárias acionadores e relés quando necessário A tecnologia alvo era as lâmpadas a vapor de sódio de alta e baixa pressão contudo ao decorrer do seu progresso um novo segmento da iluminação começou a tomar espaço como alternativa mais eficiente Luminárias LED Criando consistência no mercado o LED se fortalece na iluminação convencional e de sinalização Hoje é a tecnologia de maior promessa para economia de energia junto a benefícios destacáveis como alta eficiência maior vida útil resistência a vibração elevado IRC não emissão de raios ultravioleta e infravermelho etc Porém notase que o LED está em constante crescimento e gera questionamentos quanto a sua viabilidade 63 Durante o desenvolvimento da pesquisa percebeuse que há no mercado diversos modelos direcionados para aplicação do LED na iluminação pública Contudo o fator econômico destas luminárias mostrouse ser o de maior impedimento para sua aplicação Dentre os modelos ofertados com potência de consumo em até 150 W é possível encontrar valores variando entre R70000 e 180000R Valores que afetam diretamente o interesse por compra do consumidor tendo em vista a possibilidade de aplicar lâmpadas de mesma intensidade de fluxo luminoso por menor preço de custo Conforme relatado lâmpadas de menor preço tendem ao maior consumo energético Portanto neste ponto diante da promessa de economia com energia geramse dúvidas sobre o quão viável é o investimento em iluminação pública por luminária LED A validação do investimento em retrofit através das ferramentas econômicas tornouse uma das chaves principais para tomadas de decisão Neste estudo de caso com a substituição de lâmpadas vapor metálico por luminária LED Instanium NATHL há uma oferta de economia em 6 mil reais anuais somente com a troca dos 42 postos luminosos da Avenida Central de Garopaba Contudo o preço unitário máximo de compra calculado para este modelo não alcança a média dos valores encontrados no mercado Logo há a probabilidade do preço da luminária ser maior que o orçamento permitido inviabilizando economicamente o projeto Como em sua maior totalidade as luminárias são importadas devese tomar como nota que a compra em grande proporção ou importação direta reduz os valores a serem pagos pelo produto A execução de retrofit de luminárias em maior escala com um planejamento estratégico para substituição gradativa resultará em maior impacto econômico Cabe ressaltar que as luminárias LED destinadas a iluminação de vias públicas podem ser aplicadas em outros segmentos com diferente taxação de tarifas A tarifa aplicada neste estudo de caso enquadrase na de menor custo logo nas aplicações em instalações de maior tarifa a margem viável para compra será maior potencializando a viabilidade econômica do projeto Diante deste impasse concluise que investir em projetos de retrofit em iluminação pública de forma parcial elaborando isoladamente o estudo para avenidas de pequena extensão o resultado pode não ser viável economicamente devido ao alto preço a ser pago pela luminária Contudo aumentando o potencial de economia para projetos de maior extensão junto a elaboração de uma plano de compra podese chegar a viabilidade econômica tendo em vista que há uma consistente promessa de economia de energia 64 Outro fator relevante e que requer atenção dizse respeito a viabilidade técnica Para validação das exigências mínimas da NBR 5101 as luminárias selecionadas foram simuladas no software Dialux Durante simulações notouse que uma das maiores dificuldades estava em encontrar modelos com amplo alcance de iluminação Em sua maior totalidade o conjunto óptico focava apenas a região central sobre a área de instalação deixando zonas escuras no intervalo médio entre dois postos de iluminação Em virtude disto a exigência normativa mínima para iluminância média e fator de uniformidade somente era suprida quando simulado por luminárias de maior potência reduzindo a viabilidade econômica Em muitos casos em que a luminária apresentou menor valor de aquisição não era disponibilizado a marca do produto tampouco arquivos para simulação indiferente simulador O baixo custo pode atender a viabilidade econômica porém no ato da instalação pode não oferecer as condições técnicas necessárias Concluise que junto a análise econômica a viabilidade técnica é fundamental na tomada de decisão Para atender aos requisitos mínimos definidos por norma a fim de garantir a qualidade da prestação de serviço em iluminação o fator técnico não pode ser descartado quando a promessa econômica for altamente atrativa Devese frisar que atualmente as luminárias LED para iluminação pública encontram se em processo de certificação pelo Inmetro Neste ano em 15 de fevereiro foi publicada a portaria n 20 que trata dos requisitos de avaliação de conformidade e regulamentação técnica da qualidade Luminária certificada é a garantia de produto eficiente e de maior qualidade Portanto quando não certificadas pelo Inmetro atentase para luminárias com certificação internacional a fim de aumentar a confiabilidade na compra do produto Por fim pelo fato da pesquisa direcionarse a um sistema de responsabilidade das Prefeituras é válido discutir a importância do investimento em Gestão Energética Municipal A administração exclusiva dos recursos energéticos destinados aos serviços públicos promove qualidade e economia Estudos de retrofits similares ao apresentado neste trabalho possuem maior impacto quando desenvolvidos por uma unidade de gestão energética local pois aumenta a possibilidade de soluções e ações Para as análises de viabilidade de substituição das lâmpadas por luminárias LED é função da unidade de gestão energética especializarse no assunto a fim de criar autonomia e por consequência ampliar as oportunidades para o setor Como forma de facilitar o desenvolvimento dos trabalhos podese criar uma planilha eletrônica capaz de analisar o 65 cenário estudado coletando dados do atual sistema e transformandoos em respostas para o estudo como a apresentação da configuração atual classificação da avenida potência instalada custo de operação etc e resultados da análise de econômica a partir da definição inicial da luminária proposta Esta planilha será uma ferramenta de auxílio para suavizar os trabalhos diante a demanda das diversas configurações de avenidas Com a atuação nos diversos setores ampliando a visão para esta gestão percebese que os benefícios não se resumem apenas a redução das contas pagas pelo poder público A atuação da GEM promove independência e autonomia estendida aos cidadãos envolvidos com o retorno da economia para investimentos em outras áreas do município e a disseminação da conceituação do consumo eficiente Em maior escala a economia de energia colabora com a postergação de investimentos no setor elétrico e contribui diretamente com a preservação do meioambiente 66 REFERÊNCIAS ANEEL PROPEE Agência Nacional de Energia Elétrica Programa de Eficiência Energpetica Regulamentação Atual Disponível em httpwwwaneelgovbrprograma eficienciaenergetica Acesso em 17 jun 2017 Estrutura Tarifária para o Serviço de Distribuição de Energia Elétrica Disponível em httpwww2aneelgovbrarquivosPDFSumC3A1rio20Executivo202pdf Acesso em 23 jun 2017 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TECNICAS NBR 5101 Iluminação Pública Procedimento Rio de Janeiro RJ ABNT 2012 43 p Banco Central do Brasil Dados Diários disponível em httpwwwbcbgovbrhtmsselicselicdiariosasp Acesso em 23 jun 2017 CELESC Celesc Distribuição SA disponível em httpwwwcelesccombrportalindexphpcelescdistribuicao Acesso em 27 mai 2017 Tarifas Disponível em httpwwwcelesccombrportalindexphpduvidasmais frequentes1140tarifa Acesso em 23 jun 2017 Combinado Refletor Iluminação Pública disponível em httpscombinadocombrposte deiluminacopublicaled50wpetalabivolthtml Acesso em 23 abr 2017 Consultoria Tributária Silnev ICMS Cálculo por Dentro disponível em httpwwwsilnevcombrICMSCALCULOPORDENTROpdf Acesso em 25 jun 2017 COPEL Companhia Paraense de Energia Manual de Iluminação Pública Disponível em httpwwwiarunicampbrlabluzldArquiteturalIluminaE7E3o20PFAblicaManua ismanualdeiluminacaopublicacopelcompanhiaparanaensedeenergiapdf Acesso em 20 fev 2017 COR Corisectelmo Blogspot disponível em httpcorisectelmoblogspotcombr201010aula4medircorescalade temperaturashtml Acesso em 22 abr 2017 Danyela Correa Arquitetura e Interiores disponível em httpwwwdanyelacorreacombrtaglampadas Acesso em 22 abr 2017 DIAL DIALUX disponível em httpswwwdialdeendialux Acesso em 23 jun 2017 ELEKTRO Manuais Elektro de Eficiência Energética Disponível em httpswwwelektrocombrMediaDefaultDocGalleriesEficientizaC3A7C3A3o 20EnergC3A9ticanovosegmentoindustrialadmenergia09062014duplapdf Acesso em 23 jun 2017 67 Garopaba Dados Município disponível em httpwwwgaropabascgovbrmunicipioindexcodMapaItem7743WUfbGmjyvIU Acesso em 10 jun 2017 GHISI Enedir Desenvolvimento de uma Metodologia para Retrofit em Sistemas de Iluminação Florianópolis UFSC 1997 Dissertação de Mestrado 305p Golden O Impacto da Iluminação Pública com Tecnologia LED na nossa vida disponível em httpwwwgoldenblogbroimpactodailuminacaopublicacomtecnologialedna nossavida Acesso em 23 abr 2017 Google Maps Localização Rua Prefeito João Orestes de Araújo disponível em httpswwwgooglecombrmapsplaceRPrefJoC3A3oOrestesdeAraC3BAjo GaropabaSC8849500028027854 48622822717zdata3m14b14m53m41s0x9526d198d9a5ce910x4ed844dc396e48508 m23d280278544d48620634 Acesso em 12 jun 2017 GUIA TÉCNICO PROCEL Gestão Energética Municipal Subsídios ao Combate do Desperdício de Energia Elétrica Rio de Janeiro ELETROBRAS HIKARI Luxímetro Digital Manual de Instruções Disponível em httpwwwhikariferramentascombrluximetrodigitalhlx881272104 Acesso em 22 jun 2017 IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística População Garopaba Disponível em httpscidadesibgegovbrv4brasilscgaropabapanorama Acesso em 10 jun 2017 Lightingnow Inmetro publica portaria para certificação de luminárias destinadas a iluminação pública disponível em httplightingnowcombrbloginmetropublicaportariapara certificacaodeluminariasdestinadasailuminacaopublica Acesso em 16 ago 2017 Loja Elétrica Lâmpada Vapor Mercúrio disponível em httpwwwlojaeletricacombrlampadavapormercurio250w e40product2351500000037dept0aspx Acesso em 21 abr 2017 MARTELETO Douglas Coelho Avaliação do Diodo Emissor de Luz LED para Iluminação de Interiores Rio de Janeiro Escola Politécnica UFRJ 2011 TCC 96 p MITSIDI PROJETOS A crise Energética Iminente Visão Geral de um Cenário de Secas disponível em httpwwwmitsidicomacriseenergeticaiminentevisaogeraldeum cenariodesecaslangptbr Acesso em 20 fev 2017 MME Ministério de Minas e Energia Manual de Iluminação Disponível em httpwwwmmegovbrdocuments105841985241MANUAL20DE20ILUMINACAO 2020PROCELEPP20AGOSTO202011pdf Acesso em 22 abr 2017 Plano Nacional de Eficiência Energética Disponível em httpwwwmmegovbrwebguestpublicacoeseindicadoresplanonacionaldeeficiencia energetica Acesso em 21 fev 2017 68 PEE CELESC Programa de Eficiência Energética ANEELCELESC disponível em httpsitecelesccombrpeecelescindexphpoprograma Acesso em 18 jun 2017 Portal Eletricista Tipos de Lâmpadas e sua Relação Custobenefício disponível em httpwwwportaleletricistacombrtiposdelampadas Acesso em 23 abr 2017 PROCEL INFO Resultados Procel 2016 Ano base 215 Disponível em httpwwwprocelinfocombrresultadosprocel2016docsrelprocel2016webpdf Acesso em 14 mai 2017 PROCEL RELUZ Iluminação Pública e Semafórica Eficientes Disponível em httpwwwprocelinfocombrservicesDocumentManagementFileDownloadEZTSvcasp DocumentID7E96D3C43C884E16831D CEBD4E39EA9BServiceInstUID46764F02416447489A41C8E7309F80E1 Acesso em 15 mai 2017 RankBrasil Recordes Brasileiros disponível em httpwwwrankbrasilcombrRecordesMaterias064OPrimeiraCidadeAReceberIlumi nacaoPublica Acesso em 28 abr 2017 Receita Federal do Brasil Taxa de Juros Selic disponível em httpidgreceitafazendagovbrorientacaotributariapagamentoseparcelamentostaxade jurosselic Acesso em 23 jun 2017 RODRIGUES Fernando ESPINDOLA Maicon Rodrigo Geração Solar para Edifícios Comerciais Palhoça UNISUL 2014 TCC 111 p SANTOS Pedro Paulo Eficiência Energética na Iluminação Pública IX Congresso Nacional de Excelência em Gestão 2013 Segurança Industrial Equipamentos Grau IP disponível em httpwwwsegindcombrmcexplograuippdf Acesso em 25 jun 2017 TARGET Luminárias LED em Iluminação Pública disponível em httpswwwtargetcombrprodutosmateriastecnicas201606083953luminariasledem iluminacaopublicatemqueseguirnormatecnicaquantoaoseudesempenho Acesso em 05 mai 2017 The image contains no text 70 ANEXO A ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA DA LUMINÁRIA NATH L 71 ANEXO B DIMENSÕES E DADOS FOTOMÉTRICOS DA NATHL 72 ANEXO C CÓDIGOS DE OFERTA DA NATH L 73 ANEXO D CONFIGURAÇÕES DE CÓDIGOS DA NATH L UNIVERSIDADE SANTA ÚRSULA USU Curso de Graduação Disciplina Eficiência Energética 2023 1 Professor Geraldo Motta Azevedo Júnior 031088755 1 EXERCÍCIOS EFICIÊNCIA ENERGÉTICA APLICADA A ILUMINAÇÃO 1 Tomando como base o trabalho Eficiência Energética Aplicada em Sistemas de Iluminação Pública Estudo de Caso na Cidade de Garopaba SC discutido em sala de aula faça o que se pede a Elabore uma resenha crítica abordando as premissas adotadas e os principais resultados obtidos neste estudo de caso mínimo de 500 palavras b Estude a viabilidade econômica da implantação deste projeto admitindose que o preço pago por luminária seja de R 113000 e que a taxa mínima de atratividade seja de 85 ao ano Considere 13 anos como a vida útil das luminárias Neste cenário determine o VPL a TIR e o Tempo de Retorno Descontado concluindo se o projeto seria ou não economicamente viável