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Como elaborar projetos de iluminação industrial visando à redução do consumo de eletricidade

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Edição 52, Maio de 2010

Por Julian Villelia Padilla

Nos projetos de iluminação industrial, existem diversos tópicos a serem considerados a fim de proporcionar custos operacionais mais baixos do ponto de vista energético. As oportunidades de economia estão presentes na escolha do conjunto lâmpadas e luminárias, na definição de sua altura de fixação, nos automatismos de comando (sensores de presença, temporizadores e sensores de iluminação), na distribuição dos circuitos elétricos, no aproveitamento da iluminação natural e na localização dos interruptores para atender às necessidades de iluminação do local e de seus usuários.

O ponto de partida para um projeto de iluminação é definir o nível de luz do ambiente, que leva em consideração as atividades que serão realizadas e o público a ser atendido. A norma brasileira ABNT NBR 5413 – Iluminância de interiores define a quantidade de lux necessária para diversos locais. Considerando que há uma subjetividade importante na percepção de uma boa iluminação, é essencial que as recomendações normativas sejam atendidas. Para confirmar a correção da iluminação, é necessário realizar uma verificação prática por meio da medição do nível de iluminação com um luxímetro e comparar com os valores normativos para dirimir qualquer dúvida quanto à qualidade da iluminação.

Os fabricantes têm apresentado desenvolvimentos expressivos com a intenção de proporcionar produtos cada vez mais eficientes e duráveis. Hoje existem alternativas energeticamente mais eficientes na iluminação industrial, que englobam lâmpadas e luminárias com rendimentos luminosos bem superiores aos verificados no passado.

A tabela a seguir apresenta os rendimentos luminosos (lúmens/watt) de diversas fontes de iluminação.

Tipo de lâmpada     Rendimento luminoso
Incandescente                                                                 10 a 15 lm/W
Halógenas                                                                       15 a 25 lm/W
Mista                                                                                    20 a 35 lm/W
Vapor de mercúrio        45 a 55 lm/W
Led                35 a 70 lm/W
Fluorescente comum          55 a 75 lm/W
Fluorescente compacta       50 a 80 lm/W
Multivapores metálicos        65 a 90 lm/W
Fluorescentes econômicas             75 a 90 lm/W
Vapor de sódio             80 a 140 lm/W

Existem algumas considerações a serem feitas para o uso das tecnologias acima em ambientes industriais:

Lâmpadas mistas – Têm rendimento melhor e vida útil maior (6.000 horas) comparadas às incandescentes e apresentam a vantagem de não necessitar equipamento auxiliar de partida, mas, quando a prioridade é minimizar o consumo de energia elétrica, podem ser substituídas pelas lâmpadas fluorescentes compactas de maior potência e pelas lâmpadas de descarga a vapor de mercúrio, sódio e multivapores metálicos.

Lâmpadas a vapor de mercúrio – Possuem vida útil elevada (24.000 horas), custo relativamente baixo e requerem reator para o seu funcionamento. Sua luz é branca e seu índice de reprodução de cores (IRC) é de 40 (luz do sol possui IRC = 100). Podem ser substituídas com vantagem energética pelas lâmpadas a vapor de sódio e de multivapores metálicos.

Lâmpadas a vapor de sódio – Têm vida útil elevada (18.000 a 24.000 horas), custo relativamente baixo e requerem reator para o seu funcionamento. Seu rendimento energético é o melhor das lâmpadas de descarga, porém apresentam o inconveniente de proporcionar uma luz de coloração amarela e um baixo índice de reprodução de cores IRC = 20. Podem ser utilizadas em ambientes industriais em que não haja necessidade de identificação de cores, como fundições, caldeirarias, estoques de matérias-primas, áreas externas e estacionamentos.

Lâmpadas a multivapores metálicos – Apresentam vida útil de 10.000 horas, proporcionam luz branca e boa reprodução de cores (IRC = 80 a 90) e requerem reatores para o seu funcionamento. Seu custo é maior que as outras lâmpadas de descarga de mercúrio e sódio, mas o seu rendimento energético e qualidade da luz justificam o seu uso.

Lâmpadas fluorescentes econômicas – Com vida útil de 7.500 horas, proporcionam boa reprodução de cores (IRC = 80 a 85) e podem utilizar reatores eletrônicos (mais eficientes) para o seu funcionamento. Proporcionam melhores resultados com alturas de fixação de 3 a 4 metros, mas podem ser utilizadas com alturas de fixação de até 5 metros, desde que utilizem luminárias espelhadas. Seu baixo custo e rendimento luminoso justificam o seu uso.

Quanto às luminárias, o aumento do rendimento luminotécnico é alcançado pelas geometrias refletivas adequadas à fonte luminosa, sendo utilizadas superfícies espelhadas para direcionar a luz gerada pelas lâmpadas ao ambiente de trabalho. Em ambientes industriais, é necessário levar em consideração aspectos relacionados com a facilidade de manutenção do conjunto luminária e lâmpada e, caso existir no ambiente industrial a possibilidade de vazamentos de produtos inflamáveis, os invólucros deverão ser à prova de explosão para melhorar a segurança da instalação.

Os fabricantes tradicionais de lâmpadas e luminárias oferecem programas de computador que rapidamente permitem quantificar o número de lâmpadas e luminárias e a sua distribuição física para atender aos níveis de iluminação normalizados e necessários para o ambiente em estudo.

Cabe ao projetista analisar duas ou três alternativas técnicas de iluminação considerando seus custos de implantação e custos operacionais relativos à energia elétrica. Deverão ser discutidas essas alternativas juntamente com os outros profissionais do empreendimento, visando a conciliar os aspectos arquitetônicos e funcionais, investimentos envolvidos, facilidades de operação e manutenção e custos operacionais. O tempo gasto nestes estudos é plenamente justificado pelas economias que podem ser alcançadas em uma análise mais abrangente.

Nem sempre a alternativa que possui o menor investimento inicial é a mais econômica ao longo do tempo. Nesse tipo de avaliação, deve ser considerado para um determinado horizonte de tempo o custo da reposição das lâmpadas (aquisição e mão de obra de substituição) e o custo da energia.

Exemplo prático obtido a partir dos resultados de um software luminotécnico:

Determinar a iluminação (luminárias e lâmpadas) a ser instalada a 1,8 metro do plano de trabalho para proporcionar um nível de iluminação médio de 500 lux. O ambiente possui teto, paredes e piso claros (Reflexões 80%, 70% e 30% respectivamente) e suas dimensões são comprimento = 25 metros e largura = 20 metros:

Opção 1 – Luminária tipo industrial de chapa pintada branca com refletor em alumínio anodizado fosco com lâmpada a vapor metálico de 150 W e reator eletromagnético.

Quantidade de luminárias                         =             56
Iluminância em serviço                             =             558 lux
Potência instalada (lâmpada + reator)       =             9.072 W
Densidade de potência                             =             18,14 W/m2

Opção 2
– Luminária tipo industrial de chapa pintada branca com refletor em chapa pintada branca com duas lâmpadas fluorescentes de 40 W e reator eletromagnético.

Quantidade de luminárias                                    =             81
Iluminância em serviço                                        =             557 lux
Potência instalada (lâmpada + reator)                  =             7.574 W
Densidade de potência                                        =             15,15 W/m2

Opção 3 – Luminária tipo industrial de chapa pintada branca com refletor de alumínio espelhado com duas lâmpadas fluorescentes de 32 W e reator eletrônico.

Quantidade de luminárias                                     =             64
Iluminância em serviço                                         =             523 lux
Potência Instalada (lâmpada + reator)                   =             4.160 W
Densidade de potência                                          =             8,32 W/m2

Considerando um uso mensal de 250 h por mês, os custos da energia consumida para as três opções apresentadas são para um consumidor alimentado em baixa tensão (R$ 0,20 / kWh):

Opção   Consumo mensal (kWh)       Custo energia mensal Percentual
    1                2.268                R$ 454    100%
    2                1.894                  R$ 379       83%
    3                1.040                      R$ 208       46%

Do ponto de vista energético, foi possível reduzir em 54% o consumo de energia e seu correspondente custo por meio da escolha de um conjunto luminária e lâmpada energeticamente mais eficiente, sendo que, neste caso, os investimentos são equivalentes.

A seguir, há algumas recomendações práticas a serem consideradas durante a fase de projeto, objetivando tornar a iluminação energeticamente mais eficiente:

- Aproveitar sempre que possível a iluminação natural. Em galpões industriais, é possível utilizar telhas translúcidas que durante o dia permitem manter a iluminação artificial total ou parcialmente desligada sem comprometer as atividades do local e atender aos níveis de iluminação normativos;

- Distribuir os circuitos de alimentação das luminárias para facilitar os desligamentos parciais conforme a iluminação natural existente.

- A altura de fixação da luminária tem uma influência importante na quantidade necessária de luminárias para atender a um determinado nível de iluminação. A quantidade de lux é função do inverso do quadrado da distância entre a fonte luminosa e o plano de trabalho, de forma que quanto menor for a altura de fixação das luminárias menor será a sua quantidade para atender ao limite normativo de iluminação;

- Uma boa prática dependendo do tipo de indústria é projetar uma iluminação ambiente para circulação das pessoas e movimentação de materiais e adicionalmente pontos de iluminação específica e localizados com as máquinas para proporcionar adequados níveis de iluminação para os seus operadores;

- Escolher criteriosamente o nível de iluminação recomendado por norma para evitar uma quantidade de pontos de iluminação sem necessidade;

- Além do investimento inicial, calcular os custos operacionais (reposição, mão de obra e energia);

- Em ambientes menores ou setores diferenciados, prever interruptores individuais para comando da iluminação;

- Estudar a adoção de automatismos como sensores de presença e sensores de iluminação para desligar a iluminação artificial quando esta não for efetivamente necessária.

As grandes oportunidades de conservação de energia na iluminação estão na fase do projeto e requerem uma análise cuidadosa e criteriosa para selecionar as alternativas mais econômicas. Um projeto energeticamente mal concebido depois de instalado requer novos investimentos e nem sempre é possível aproveitar o que já foi instalado.

Uma iluminação industrial bem projetada melhora o ambiente de trabalho, aumenta a segurança dos funcionários, proporciona melhor produtividade, reduz custos operacionais e, principalmente, contribui para a preservação do meio ambiente.

Julian Villelia Padilla é engenheiro eletricista, engenheiro de segurança, pós-graduado em administração de empresas, com diversas especializações na área de eletricidade e conservação de energia. É diretor da Enerenge Engenharia e Informática Ltda.

 

 

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Comentários  

 
+5 #7 RE: Como elaborar projetos de iluminação industrial visando à redução do consumo de eletricidadeClaudinei 2014-02-17 18:40
Boa noite Professor Julian Villelia Padilla !
Trabalho com instalações elétricas Industriais e gostaria de saber mais sobre iluminação industrial a LED compensa ou não comparado com as lâmpadas a descargas?
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+2 #6 Como elaborar projetos de iluminação industrial visando à redução do consumo de eletricidadeJair Lazaro Felix 2013-10-01 08:42
Muito bom ter acesso facil para ver artigos técnicos tão interessantes como este.
Parabens ao Setor Elétrico.
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0 #5 dúvidajose duarte 2013-09-05 13:17
Muito bom. Mas qual seria a opção mais indicada para o caso de as luminárias serem instaladas a 4,20m do plano de trabalho?
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+1 #4 LAMPADAS DE INDUÇÃOPAULO ARRUDA 2013-08-28 12:06
TRABALHAMOS COM LAMPADAS DE INDUÇÃO.
PRODUTO QUE OFERECE AO SETOR ELETRICO INDUSTRIAL INUMERAS VANTAGENS SOBRE OS PRODUTOS TRADICIONAIS.
ENTRE SUAS VANTAGENS APARECEM A ECONOMIA( MESMA LAMPADA METALICA DE 400W PODE SER SUBSTITUIDA POR UMA DE 250W DE INDUÇÃO).
VIDA DA LAMPADA, INDUÇÃO CHEGA TER VIDA DE 100.000HS ENQUANTO A CONCORRENTE 20.000 HS.(A ECONOMIA FEITA EM MANUTENÇÃO É A DIFERENÇA).
ALEM DESTAS VANTAGENS A LAMPADA DE INDUÇÃO OFERECE OUTRAS VANTAGENS.
ATT PAULO ARRUDA
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+1 #3 RE: Como elaborar projetos de iluminação industrial visando à redução do consumo de eletricidadeAdauto Freitas Jr 2013-06-22 07:48
Gostei muito do seu texto. Prático e objetivo. Parabéns!!
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-2 #2 asdasdasdasd 2012-07-12 11:06
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+3 #1 RE: Como elaborar projetos de iluminação industrial visando à redução do consumo de eletricidadePaulo Dalben 2012-07-03 10:52
Segue material sobre iluminação industrial
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