Iluminação pública no século XXI

ago, 2012

Edição 78 – Julho de 2012

Por Elvo Calixto Burini Junior, Emerson Roberto Santos, Fernando Feliciano Godoy, Sofia Magalhães, Vitor Bueno de Paula e Matheus Manini

A iluminação das vias públicas ou Iluminação Pública (IP) recente tem refletido práticas de mercado e acompanhado, de certa forma, a evolução tecnológica das fontes de luz elétrica artificial. No passado mais distante, predominava a tecnologia das lâmpadas incandescentes. Esta tecnologia começou a ser substituída pela tecnologia das lâmpadas a vapor de mercúrio a alta pressão (VMAP), a qual começou a dar lugar, no Brasil, numa taxa significativa, a partir do início dos anos 1990, para a tecnologia a Vapor de Sódio a Alta Pressão (VSAP).

 

Na cidade de São Paulo, onde pode existir mais de meio milhão de pontos de luz, cerca da metade ainda é a VMAP. Em particular, na área rural da região sul do país ainda existem registros sobre pontos de IP com a tecnologia a vapor de mercúrio a baixa pressão (fluorescente), porém, não existe registro de instalação atual para pontos de luz a vapor de sódio a baixa pressão e para fontes incandescentes na IP.

A tecnologia “Light Emitting Diode” (Led) tem recebido muita atenção e pode ser considerada emergente na IP. Neste trabalho estão reunidos dados dos primeiros levantamentos em campo de instalações atuais, a VSAP, Led e informações relacionadas à IP na atualidade. Ao longo das últimas duas décadas, a discussão setorial estava centrada na questão sobre qual deveria ser a origem dos recursos para o custeio da IP, em um momento que pode ser definido como pós-privatização do setor elétrico brasileiro. A declaração de inconstitucionalidade da taxa de IP impulsionou a criação da contribuição para custeio do serviço de iluminação pública (Cosip). O munícipe passou a custear a IP pela conta de energia elétrica, sendo o valor variável em função do consumo mensal de eletricidade e classe (residencial/comercial). A previsão era de que a Cosip pudesse gerar arrecadação, cujo recurso seria investido em manutenção

(como troca de lâmpadas, luminárias, postes) e na compra desses materiais. O acervo foi transferido, em muitos casos, da municipalidade para a concessionária.

Atualmente, uma portaria da Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel) fixa, conforme o caso, retorno ou reintegração do acervo para a municipalidade. Existe argumento, de um lado, que as prefeituras não dispõem de recursos ou orçamento previsto para manter o funcionamento e implementar melhorias ao acervo de IP; e de outro, que o serviço talvez possa ser terceirizado, o que tem sido feito por algumas concessionárias. Alguns elementos para um melhor entendimento sobre sistemas de IP, que possibilite análise comparativa da eficiência entre sistemas de IP em uma base comum, não exclusivamente em diminuição de potência nominal de equipamento instalado, são metas fixadas para esse trabalho.

Metodologia

A fonte VSAP possui espectro de emissão condicionado pelo elemento sódio, propiciando tom amarelado, porém, a eficiência luminosa (até 122 lm/W) tem sido o ponto de destaque. As fontes VMAP e/ou fluorescente (T5 que pode apresentar ate 100 lm/W) podem propiciar luz branca, mas estão associadas à presença do elemento mercúrio (Hg), entre outros, os quais poderão representar risco ao ser humano e ao meio ambiente, em particular, após utilização ou descarte. A tecnologia Led tem sido indicada como fonte de luz branca alternativa e por esse motivo está sendo investigada. A Figura 1 apresenta situação de registro fotográfico (digital) realizado em campo, durante inspeção noturna realizada em 18 de agosto de 2011.

 

Figura 1 – Registro de situação presente na Av. Prof. Almeida Prado, CUASO/USP. Nos planos mais próximos estão luminárias a Led e, ao fundo, VSAP. No pavimento existem marcações de pontos para verificação de iluminância.

 

A inspeção deve ser atividade rotineira na gestão em IP; ela foi a primeira atividade, em campo, realizada no âmbito do trabalho aqui reportado. A segunda atividade, inicialmente prevista para ser um acompanhamento do levantamento de iluminância no campo de prova considerado (ver Figura 1) a ser conduzido por terceiros, após verificação da metodologia utilizada, o levantamento passou a ser realizado pelos alunos e com instrumento próprio, cujo fotelemento foi posicionado ao nível do pavimento, nos pontos previamente definidos ou marcados na via (ver Figura 1) e sob 12 °C.

Para 15 luminárias – 12 a Leds e três a VSAP – foram feitas leituras de iluminância e, nos pontos em que a luminária ocupa o zenite, também se mediu a luminância, tanto para o pavimento quanto para dois elementos de referência (“teflon” ou PTFE e sulfato de Bario, BaSO4). O coeficiente de luminância foi calculado para 13 pontos de pavimento em asfalto e dois pontos de pavimento em bloco de concreto/cimento, localizados sob fonte VSAP (luminárias 14 e 15).

Resultados e discussão

Algumas cidades do Estado do Paraná, como Cornélio Procópio, Paranavaí; e Mogi das Cruzes e Suzano no Estado de São Paulo já receberam o acervo de IP.

A utilização de dispositivos emissores de luz (Leds) tem ocorrido em vários países e também no Brasil. O Led possui aplicação no setor de sinalização viária e está avançando na iluminação em cidades interioranas. Na Av. Prof. Almeida Prado estão energizadas 12 luminárias (projeto P&D, EPUSP). São seis conjuntos de duas luminárias contíguas sob teste em campo. Na vistoria realizada pôde ser visualizada tanto a instalação a Led, em pavimento em asfalto no sentido da coordenadoria do campus, quanto a instalação VSAP em pavimento em blocos de concreto. As leituras possuem incertezas conforme declaradas pelo fabricante do instrumento (iluminante A) e não foi utilizado qualquer fator de correção. A vistoria visual, realizada entre 19h20 e 20h, ficou documentada a partir de registro fotográfico.

Na iluminação das vias foi verificada a existência de luminária VSAP com refrator (cuba) em vidro, denominado boro silicato, cujo fechamento (com o corpo

) ou estanqueidade possui eficiência bastante reduzida (é possível visualizar a presença de insetos no lado interno). Na Figura 2 é apresentada a imagem de luminária (nº 13) possivelmente equipada com lâmpada VSAP 400 W nominal (lado esquerdo) e a superfície do pavimento, com blocos e referenciais para a cor branca (BaSO4 e PTFE).

Na Tabela 1 estão apresentados os três sistemas considerados, sendo que no caso dos Leds são apresentadas as faixas de luminância e d iluminância e o coeficiente de luminância médio multiplicado por “pi” (3,141516).

Tabela 1 – Coeficiente de luminância por sistema: tipo de fonte luminosa (Led e VSAP) e pavimento (asfalto e bloco de cimento)

 

Iluminante (tipo)

Pavimento (tipo)

Luminância (cd/m2)

Iluminância (lux)

Coeficiente de luminância (cd/lm)

VSAP

Bloco

1,4

28

0,152

VSAP

Asfalto

1,7

49

0,107

Led (1 a 12)

Asfalto

0,4 a 1,0

18 a 62

0,074 (média)

 

 

 

 

  

Notas:

– A faixa obtida para o coeficiente de luminância (.π) para os sistemas Leds e asfalto foi de

(0,065 a 0,105) cd/lm;

– A relação entre luminâncias (PTFE/BaSO4) para os sistemas Leds e asfalto ocorreu na faixa de (0,975 a 1,04) cd/lm; e VSAP e asfalto na faixa de (0,974 a 0,999) cd/lm.

 

Conclusões 

Ampliar nosso conhecimento sobre a capacidade de restituir luz artificial pelos diferentes materiais que podem ser utilizados como a cobertura superficial do pavimento, em função do tipo de fonte ou lâmpada na IP é um ponto focal da atividade relatada. Como prática à formação de recurso humano para atuação na gestão de sistema para IP, foi estabelecido registro que possibilita dimensionar o impacto da utilização de diferentes fontes de luz primárias: VSAP e Led, irradiando pavimentos com características de refletância distintas (bloco de concreto e asfalto). O resultado da atividade permite entendimento quanto à resposta de sistemas de IP, incluindo a emissão luminosa por dispositivo tipo Led clamada para o retorno da IP com base na denominada “luz branca”.

O coeficiente de luminância obtido para o sistema VSAP e bloco é superior em relação ao sistema VSAP e asfalto, o qual tem melhor desempenho com relação ao sistema Led e asfalto.

Portanto, a avaliação da eficiência na IP não dever ficar restrita à redução de potência. Além dos usuários, deve-se considerar a luz restituída pelo pavimento viário.

Referência

Resolução Normativa Nº 414, da Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel), de 9 de setembro de 2010.

*Elvo Calixto Burini Junior é professor do Instituto de Eletrotécnica e Energia da Universidade de São Paulo (IEE/USP).

Emerson Roberto Santos, Fernando Feliciano Godoy, Sofia Magalhães, Vitor Bueno de Paula e Matheus Manini são engenheiros da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (Poli/USP).

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