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.