substituição de lâmpadas incandescentes
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lumens, lampadas, intespTRANSCRIPT
Instituto Tecnológico do Sudoeste Paulista – INTESP.
SUBSTITUIÇÃO DE LÂMPADAS INCANDESCENTES.
Discentes:
José Vinicius Juliano dos Santos
Leandro José de Jesus
Rafael Genaro
Disciplina: Eletrotécnica II.
Professora: Dáfine Pelissari.
Setembro
2015
José Vinicius Juliano dos Santos
Leandro José de Jesus
Rafael Genaro
Substituição de Lâmpadas Incandescentes.
Trabalho apresentado na disciplina
de Eletrotécnica II, Ministrado pela
professora Eng.ª Dafine Pelissari
aos alunos do 8º Termo do curso
de Engenharia Elétrica.
Setembro
2015
Resumo.
O presente trabalho irá abranger o tema principal: substituição de lâmpadas.
Dentre as novas medidas brasileiras para minimizar o desperdício de energia
elétrica e o impacto no meio ambiente, está a troca de lâmpadas
incandescentes por lâmpadas mais econômicas, como, por exemplo, as
fluorescentes e as de LED, onde mostraremos quais os tipos de lâmpadas e
suas principais vantagens, desvantagens e diferenças.
Sumário.
1. Introdução..................................................................................................... 4
2. Restrições a fabricação e venda de lâmpadas incandescentes no
Brasil.................................................................................................................. 5
3. Fluxo luminoso, temperatura de cor, potência e eficiência de uma
lâmpada............................................................................................................. 6
4. Tipos de lâmpadas mais utilizadas............................................................. 8
4.1. Lâmpadas incandescentes................................................................... 8
4.2. Lâmpadas fluorescentes....................................................................... 8
4.3. Lâmpadas LED....................................................................................... 9
5. Motivos para substituição.......................................................................... 10
6. Efeitos da substituição no meio elétrico.................................................. 11
7. Vantagens e desvantagens........................................................................ 12
7.1. Incandescente..................................................................................... 12
7.2. Fluorescente........................................................................................ 12
7.3. LED....................................................................................................... 13
8. Conclusão.................................................................................................... 16
9. Referencias.................................................................................................. 17
9.Referencias....................................................................................................15
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1. Introdução.
As residências desperdiçam em iluminação cerca de 20% da energia elétrica
consumida. Na maioria das vezes, a grande vilã é a lâmpada incandescente, que
para produzir a mesma quantidade de luz chega a consumir quatro vezes mais
energia do que as lâmpadas fluorescentes compactas. Contudo não se resolve o
problema substituindo todas as lâmpadas, pois existem critérios para se fazer uma
substituição adequada. Muitas vezes também, a substituição de lâmpadas
incandescentes por mais modernas geram efeitos negativos no sistema elétrico.
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2. Restrições a fabricação e venda de lâmpadas incandescentes no Brasil.
No dia 31 de dezembro de 2010, foi publicada a Portaria Interministerial 1007, uma
ação conjunta dos Ministérios de Minas e Energia; Ciência, Tecnologia e Inovação e
do Desenvolvimento, Indústria e Comércio Exterior. O documento estabelece metas
mínimas de eficiência luminosa (a relação de potencial de iluminação com consumo
de energia) para as lâmpadas incandescentes e prazos para adequação, após os
quais é proibida a sua comercialização.
A proibição da venda e produção de lâmpadas incandescentes com potência acima
de 101 watts já começou desde junho de 2013. A partir do início de 2014, a
produção de lâmpadas desse tipo com potência de 61 a 101 watts também cessará.
Para a comercialização, por varejistas e atacadistas, o prazo é até 30 de junho de
2016. Até a metade de 2017, a proibição atingirá as lâmpadas incandescentes de
qualquer potência que não se adequarem.
Mesmo que seja dada a oportunidade de melhorar a sua eficiência, no mercado já
se fala em extinção desses produtos para a iluminação dos lares. A lâmpada
incandescente pouco mudou desde que Thomas Edison inventou seu primeiro
exemplar comercializável.
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3. Fluxo luminoso, temperatura de cor, potência e eficiência de uma lâmpada.
Fluxo Luminoso: sua unidade é o lúmen (lm). Representa a quantidade de luz que
uma determinada lâmpada produz. Por exemplo, uma lâmpada incandescente de
60W, quando alimentada em 127volts, produz cerca de 804 lúmens de fluxo
luminoso. A tabela 1 informa quanto ao fluxo luminoso de outras potências de
lâmpadas incandescentes:
Tabela 1- Fluxo luminoso padronizado para lâmpadas incandescentes.
Potência da lâmpada
incandescente
Fluxo luminoso mínimo
de lâmpadas 127V (lm)
Fluxo luminoso mínimo
de lâmpadas 220V (lm)
40 480 415
60 804 715
75 1018 890
100 1507 1350
Fonte: www.abilumi.org.br
Potência: sua unidade é Watt (W). Representa o que uma determinada lâmpada
consome de energia elétrica para produzir um determinado fluxo luminoso. Usando
ainda a tabela acima, podemos notar que uma lâmpada incandescente que produz
1018 lumens de fluxo luminoso, na tensão de 127volts, precisa de 75watts de
potência.
Eficiência de uma lâmpada: sua unidade é lumens por Watt (lm/W). Define-se
como relação entre o fluxo luminoso produzido por uma lâmpada dividido pela
potência consumida por ela. É uma relação que permite saber o quanto uma
lâmpada é mais eficiente do que outra. Em outras palavras, lâmpadas mais
eficientes produzem um mesmo fluxo luminoso consumindo menos energia.
Temperatura de cor: sua unidade é Kelvin (K). Ao contrário do que muitos pensam,
não tem nada a haver com a temperatura que a lâmpada vai atingir quando acesa. A
temperatura aqui se refere à aparência que a lâmpada dará ao ambiente. Sendo as
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temperaturas mais altas (em torno de 6000K) as que dão ao ambiente uma cor
branco azulado, sendo indicadas para cozinhas, área de serviço, garagens, etc., e
as de temperaturas mais baixas (em torno de 2500K) que dão ao ambiente uma cor
branco amarelado, indicadas para quartos, salas e corredores. Também existem no
mercado lâmpadas com temperaturas de cores intermediárias (em torno de 4000K).
Cabe ressaltar que estas opções de cores só são disponibilizadas nas lâmpadas
fluorescentes, pois as incandescentes têm uma temperatura de cor única, em torno
de 2700K.
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4. Tipos de lâmpadas mais utilizadas.
4.1. Lâmpadas incandescentes.
A iluminação incandescente resulta da passagem de corrente elétrica por um fio em
forma de espiral e de alta resistência elétrica, que torna tudo incandescente devido
ao seu aquecimento. Quanto maior a temperatura do fio, maior é a quantidade de luz
emitida.
À medida que acendemos e apagamos a lâmpada incandescente tradicional, o fio
metálico dentro do bulbo de vidro vai se gastando, se consumindo com o calor até
que se rompe e não deixa mais passar corrente elétrica, e a lâmpada deixa de
produzir luz.
Entre os diversos tipos de lâmpadas existentes no mercado, a incandescente
comum é a mais utilizada, especialmente em residências, sejam decorativas ou
refletoras, talvez por ser a mais antiga e a mais barata.
4.2. Lâmpadas fluorescentes.
As lâmpadas fluorescentes são conhecidas como “luz fria”, pois emitem menos calor
para o ambiente que as incandescentes. São constituídas de um tubo de vidro em
forma de cilindro, preenchido com argônio, e sua superfície interior é coberta com
uma camada de pó fluorescente (fósforo). Contêm vapor de mercúrio e um
filamento, cuja função nessas lâmpadas é diferente da função que tem nas
lâmpadas incandescentes.
Ao passar pelo filamento, a corrente elétrica provoca uma descarga no gás do
interior do tubo, levando os elétrons do gás a colidir com os átomos de mercúrio.
Quando voltam a um estado de equilíbrio, esses átomos emitem uma energia na
forma de radiação ultravioleta, — a luz é produzida pelo encontro dessa radiação
com a superfície do tubo de vidro coberta com pó fluorescente. Este tipo de lâmpada
precisa de reator para controlar e limitar a corrente elétrica que faz com que a
lâmpada funcione.
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4.3. Lâmpadas LED.
A tecnologia LED (Light Emitting Diode - Diodo Emissor de Luz) é hoje uma
tendência mundial em termos de iluminação, oferecendo soluções para substituir
mais de 80% das necessidades de iluminação ambientais convencionais disponíveis
no mercado.
O LED é um diodo, ou seja, um semicondutor com junção P-N produzido a partir do
silício (ou germânio e, mais recentemente, Carbono) puro (9,999% de pureza), que é
“dopado” com “impurezas” (outros elementos químicos em pequenas quantidades,
como por exemplo, Índio, Gálio e Nitreto – InGaN) que, quando energizado irá emitir
ondas eletromagnéticas dentro de uma largura de banda espectral relativamente
estreita, dentro do espectro visível, ou seja, luz. Este processo é conhecido como
“Eletroluminescência”.
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5. Motivos para substituição.
Tabela 2 – Comparativo de Tecnologias.
Fonte: www.faibrasil.com.br
Tabela 3: Comparativo (Eficiência, Porcentagem de luz, Porcentagem de calor).
Fonte: www.terra.com.br
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6. Efeitos da substituição no meio elétrico.
A substituição de lâmpadas incandescentes por fluorescentes eletrônicas e ou de
led`s no segmento residencial, visão diminuir a demanda de potência e o consumo
de energia elétrica.
Como as lâmpadas representam cargas não lineares geram harmônicas que
prejudicam o sistema.
Os medidores de kWh são afetados pelas componentes harmônicas, particularmente
se existirem condições de ressonância resultando em altas tensões e correntes no
circuito. Equipamentos que utilizam discos de indução, normalmente medem só a
corrente fundamental, porém, o desbalanço causado pela distorção harmônica pode
gerar erros na medição dos mesmos.
Estudos tem mostrado que ambos os erros, para mais ou para menos, são possíveis
quando a distorção harmônica está presente, dependendo do tipo de medidor, e das
harmônicas envolvidas. Em geral, o fator de distorção deve ser alto ( > 20% ) para
resultar em erros significativos. Iluminação de descarga, tais como as lâmpadas
fluorescentes, vapor de mercúrio e vapor de sódio de alta pressão, apresentam
características totalmente não-lineares, e por isso distorcem as formas de onda de
tensão e corrente. Os níveis harmônicos de corrente são altos implicando em efeitos
como:
· Quedas de tensão significativas para o sistema elétrico;
· Baixo fator de potência para as instalações;
· Correntes parasitas nos transformadores;
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7. Vantagens e desvantagens.
7.1. Incandescente.
Vantagens:
Elas produzem a chamada luz "quente," mais natural aos olhos humanos.
Elas são muito mais baratas.
A sua luminosidade pode ser controlada.
Desvantagens:
O seu grande consumo de energia.
Geram muito calor.
Baixo tempo de vida útil.
7.2. Fluorescente.
Vantagens:
Iluminação fluorescente é de 66% mais barata do que a iluminação normal,
proporcionando o mesmo brilho. Quando você considera que um quarto do consumo
de energia elétrica de toda a casa é feita através de lâmpadas, a economia pode ser
considerável.
As lâmpadas fluorescentes duram mais. Em média, uma lâmpada ou tubo tem uma
vida útil seis vezes maior do que uma lâmpada incandescente . Eles tendem a
queimar menos com o uso contínuo, e pode ser ligado e desligado, sem ter medo de
queimá-lo.
As luzes não emitem tanto calor como as incandescentes, que os torna excelentes
para áreas onde o calor adicional pode causar o mau funcionamento de
equipamentos ou incomodar os usuários.
Desvantagens:
O custo inicial do sistema de iluminação fluorescente pode ser até três vezes mais
elevada do que outros tipos de lâmpadas. Muitas pessoas vêem isso como
significando que as lâmpadas fluorescentes são mais caras, mas a verdade é
exatamente o oposto, uma vez que eles duram mais e economizar dinheiro no longo
prazo.
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Algumas podem exigir a instalação por um eletricista profissional da primeira vez,
como as ligações elétricas são mais complexas.
Algumas lâmpadas fluorescentes podem tremer visivelmente e produzem uma luz
desigual que pode incomodar alguns usuários.
A iluminação fluorescente é muitas vezes menos atraente. A menos que você
investir em formas decorativas especiais para esconder as lâmpadas, eles são
muitas vezes visíveis e pode levar muito do aspecto visual
Tradicionalmente, as lâmpadas fluorescentes só eram em branco brilhante, apesar
de uma ampla gama de tons já está disponível.
7.3. LED.
Vantagens:
Tempo de vida útil – Possuem um tempo de vida útil em média de 50 mil horas. Se
ligado durante 8 horas por dia alcança até 17 anos de uso. Comparado, por
exemplo, com uma lâmpada fluorescente compacta esse tempo chega no máximo a
10 mil horas (fonte: INMETRO).
Fluxo Luminoso – Praticamente não altera o brilho com o seu uso. Uma
Fluorescente Compacta chega a perder 84% do seu fluxo luminoso após 2 mil horas
de uso (fonte: INMETRO).
Economia de energia – Este é um ponto que sempre é bastante explorado e
dependerá de qual tipo de lâmpada e projeto de iluminação estamos comparando
com uma luminária a LED. Normalmente é prevista uma economia de 10 a 30%
porém dependerá de qual o resultado final é esperado para o ambiente.
Não gera calor – Como não emitem raio infravermelho, não geram calor, ou seja, a
superfície iluminada por LED fica na temperatura ambiente. Essa é uma vantagem
absurda para ambientes refrigerados como escritórios que usam, por exemplo,
lâmpadas Dicróicas. Mas vamos esclarecer que a luminária em si pode aquecer,
dependendo da potência, mas nada comparado a uma incandescente.
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Emissão de ultravioleta e infravermelho – Exceto o LED, todas as fontes de luz
conhecidas hoje (lâmpadas incandescentes, halógenas, vapor de sódio, vapor
metálico, vapor de mercúrio, luz do sol) emitem raios ultravioletas e infravermelhos.
Não oferece risco de contato direto – Por trabalhar com baixa tensão, pode ser
usado em ambiente úmido ou na água (como piscinas e banheiros) sem risco de
choques. Luminárias de uso residencial podem ser instaladas em lugares baixos
sem risco de queimadura por contato.
Compromisso com meio ambiente – São considerados lixo comum, não
demandando tratamento especial em sua fabricação ou descarte. Não tem em sua
composição substâncias tóxicas, nem mercúrio, nem filamentos.
Facilidade de integração – Sua utilização com outros componentes eletrônicos como
fibra óptica, painel solar, baterias, etc., é natural, abrindo um vasto leque de opções
a ser explorado.
Resistência a uso severo – Como se trata de um componente sólido, suporta bem a
vibração, variação de temperatura e uso pulsante constante sem problemas.
Efeito tipo Flash – Mesmo quando usado em potências elevadas, permite o uso do
efeito tipo Flashing, ou seja, ignição instantânea.
Desvantagens:
Dependência de componentes importados – Apesar de já contarmos no Brasil com
várias empresas que fabricam luminárias com LED, ainda dependemos da
importação do componente.
Mão de obra especializada – O uso do LED requer cuidados para que suas
vantagens sejam garantidas. Um bom projeto demanda atenção quanto a aspectos
de dissipação de calor, lentes de conversão, fonte de alimentação (drivers) e
circuitos eletrônicos (dimmer de efeito).
Investimento e retorno em longo prazo – Se compararmos de forma imediatista
certamente o preço de uma luminária de LED pode desmotivar a sua compra. Porém
se fizermos os cálculos, o investimento se paga em médio prazo. O preço desta
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tecnologia vem caindo a cada dia e já é possível encontrar uma redução de até 50%
no preço de uma luminária em alguns fabricantes.
Adaptação de luminárias já existentes – Nem sempre a substituição imediata de uma
lâmpada convencional por uma solução de LED é direta. No mercado encontramos
algumas soluções de “retrofit”, mas o ideal é quando podemos “customizar” a
solução de forma a conseguir um resultado final com o efeito desejado a um preço
mais em conta.
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8. Conclusão.
As lâmpadas incandescentes fizeram um grande papel na história, mas pouco
evoluíram desde sua criação, onde é imprescindível sua substituição por lâmpadas
que visam mais economia, durabilidade e qualidade.
Verifica-se a diminuição da demanda de energia com a substituição das lâmpadas
incandescentes por fluorescentes e de led`s. Por outro lado deve ser observado a
interferência das lâmpadas fluorescentes eletrônicas devido às suas harmônicas.
Em termos globais a substituição de lâmpadas incandescentes por fluorescentes e
led`s são mais vantajosas.
Hoje o modelo de lâmpada mais visado para substituir as lâmpadas incandescentes
é a LED. Não sabemos se irá um dia abranger o mercado como as incandescentes
fizeram, já que a todo momento surgem novas tecnologias que são capazes de nos
surpreender cada vez mais.
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9. Referencias.
ABILUMI: http://www.abilumi.org.br/abilumi/index.php?
option=com_content&task=view&id=38&Itemid=34. Acessado dia 31/08/2015 às
11h20min.
FAIBRASIL:
http://www.faibrasil.com.br/refletor-spot-led-lilun-10w-uso-externop606. Acessado
dia: 29/08/2015 às 10h35min.
Terra:
http://noticias.terra.com.br/ciencia/infograficos/lampada/.
Acessado dia 03/09/2015 às 10h40min.