A Viabilidade técnica econômica para a substituição do sistema de iluminação existente no UNIPAM por iluminação tipo LED

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No Brasil, 85,2 % de toda a energia elétrica produzida vem de fontes hidrelétricas (ANEEL, 2015), que mesmo sendo fonte renovável de energia, vem sendo castigada pelos altos períodos de estiagem e seca, reduzindo a capacidade média de geração dessas centrais geradoras, o que vai contra a tendência de aumento no consumo de energia elétrica. Além disso, a instalação de novas centrais hidrelétricas vem sofrendo enormes críticas, onde as licenças ambientais para suas construções vêm sendo sempre alvo de protesto, levando a grande dificuldade de obtê-las. Assim, uma estratégia alternativa a necessidade de aumento da demanda instalada é bem-vinda.

O sistema elétrico brasileiro apresenta perfis bem variados de cargas, onde os consumidores fazem usos de motores, lâmpadas, e uma diversidade enorme de equipamentos elétricos e eletrônicos. Muitos dos equipamentos que estão conectados ao sistema elétrico são equipamentos antigos, ultrapassados e que podem ser substituídos por outros de tecnologia mais atual, que exerça a mesma função porém consuma uma fração da potência elétrica que consumia o equipamento antigo. E outras palavras isto é atuar diretamente no rendimento energético dos equipamentos que estão conectados ao sistema. Desta forma pode-se manter as funcionalidades dos equipamentos antigos, porem consumindo menos energia elétrica. Assim, ao contrário de aumentar a demanda instalada, pode-se aumentar a qualidade do rendimento dos equipamentos que estão conectados ao sistema elétrico e assim diminuir seus consumos, o que permite a inserção de novas cargas sem a necessidade de aumento de demanda.

Analisando especificamente os sistemas elétricos de iluminação, nas últimas décadas houve grandes avanços tecnológicos, onde incialmente constava apenas com lâmpadas incandescentes filamentosas, hoje há uma grande infinidade de lâmpadas, como, por exemplo, lâmpadas fluorescentes, lâmpadas de vapor metálico, lâmpadas de descarga e mais recentemente lâmpadas de LED de alta incidência luminosa e baixo consumo elétrico. Desta forma, ao analisarmos sistemas elétricos de iluminação concebidos à uma ou duas décadas atrás, encontra-se uma grande quantidade de lâmpadas que podem ser substituídas por outras de tecnologias mais avançadas e com melhor rendimento energético, e assim consegue-se diminuir a energia consumida mantendo-se o mesmo padrão de iluminação já existente. Portanto, em sistemas de iluminação, uma análise do quantitativo de lâmpadas e o tipos de lâmpadas utilizadas no sistema, pode ser um bom indicativo de que pode-se aumentar a eficiência do sistema elétrico de iluminação estudado.

Como exemplo de um sistema elétrico de iluminação que pode ser estudado para melhorar seu rendimento energético é o sistema elétrico de iluminação interna do Centro Universitário de Patos de Minas (UNIPAM). O UNIPAM foi criado em 1968. Desde sua criação o UNIPAM passou por várias etapas de expansão e várias reformas. Como herança desse processo, há em seus sistemas elétricos de iluminação equipamentos atuais, com bom rendimento, mas ainda há resquícios do sistema elétrico da época de sua fundação, ou seja, cabe uma análise minuciosa para adequar o sistema para que tenha o melhor rendimento possível.

1.1 OBJETIVOS

Os objetivos gerais deste trabalho consistem na investigação, caracterização e análise técnico financeira da substituição do sistema elétrico de iluminação interna dos blocos de ensino do UNIPAM por uso exclusivo de lâmpadas tipo LED.

Já os objetivos específicos, estes podem ser definidos conforme apresentados na sequência:

- Fazer a coleta de dados do quantitativo e tipos de lâmpadas existentes nos blocos de ensino do UNIPAM;

- Fazer a Caracterização do sistema elétrico de iluminação dos blocos de ensino do UNIPAM, identificando a demanda elétrica do sistema de iluminação interna;

- Coletar amostra da demanda utilizada no sistema elétrico de iluminação do bloco I para definir como curva padrão do tempo de utilização das lâmpadas dos blocos de ensino;

- Realizar a substituição das lâmpadas do corredor do segundo andar do bloco I por lâmpadas tipo LED para viabilizar testes experimentais;

- Coletar amostra da demanda utilizada no sistema elétrico de iluminação do bloco I para definir como curva padrão do tempo de utilização das lâmpadas dos blocos de ensino após a substituição de lâmpadas tipo LED;

- Fazer análise técnica da viabilidade de substituir todas as lâmpadas do sistema elétrico de iluminação dos blocos de ensino do UNIPAM por lâmpadas tipo LED;

- Fazer análise financeira da viabilidade de substituir todas as lâmpadas do sistema elétrico de iluminação dos blocos de ensino do UNIPAM por lâmpadas tipo LED, destacando custo da substituição, economia de energia e tempo de retorno do investimento;

- Sugerir opções para o descarte consciente das lâmpadas substituídas do sistema elétrico de iluminação dos blocos de ensino do UNIPAM.

Como resultado do trabalho deseja-se obter respostas sobre a substituição das lâmpadas do sistema de iluminação por lâmpadas tipo LED, verificando se esta troca é viável economicamente e se realmente consegue-se reduzir a demanda consumida apenas investindo em lâmpadas com maior rendimento energético.

2 SISTEMAS DE ILUMINAÇÃO

Em uma pesquisa realizada pela ANEEL em parceria com o INMETRO para propor melhorias na qualidade de lâmpadas, foi observado que as lâmpadas incandescentes são as mais utilizadas no Brasil, seguido pelas lâmpadas fluorescentes. Porém atualmente existem no mercado várias tecnologias de iluminação, que são baseadas em diferentes elementos. Por tanto, este capítulo apresentará algumas tecnologias de lâmpadas, destacando qualidades e desvantagens, com olhar especial para a lâmpada tipo LED.

2.1 TIPOS DE LAMPADAS

As lâmpadas elétricas são dispositivos elétricos capazes de transformar energia elétrica em energia luminoso-térmica (MALDONADO, 2010). Os inúmeros modelos de lâmpadas são produzidos para diferentes tipos de ambientes tais como residências comércio e indústrias, exercendo uma série de diferentes aplicações. No universo das lâmpadas, 3 tipos de lâmpadas são as mais utilizadas, que são:

- Lâmpada de Incandescência: emitem luz graças ao filamento de tungstênio, que quando submetido à passagem de corrente elétrica, produz luz visível.