alternativas para iluminação residencial

361 Pages·2013·3.53 MB·Portuguese

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ESCOLA POLITÉCNICA
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ALLTTEERRNNAATTIIVVAASS PARA ILUMINAÇÃO RREESSIIDDEENNCCIIAALL:
ASPECTOS TÉCCCNNNIIICCCOOOSSS,,, EEECCCOOONNNÔÔÔMMMIIICCCOOOSSS,,, CCCOOONNNFFFOOORRRTTTOOO VISUAL
E SEGURANÇA

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Rio de Janeiro, RJ - Brasil
Dezembro de 2010
ALTERNATIVAS PARA ILUMINAÇÃO RESIDENCIAL:
ASPECTOS TÉCNICOS, ECONÔMICOS, CONFORTO VISUAL E
SEGURANÇA

LÉNINE KINTUADI FRANCISCO PEREIRA

PROJETO SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA
ELÉTRICA DA ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE
JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU
DE ENGENHEIRO ELETRICISTA.

Aprovado por:

_________________________________________
Jorge Luiz do Nascimento, Dr. Eng. (orientador)

_________________________________________
Sergio Sami Hazan, Ph. D.

_________________________________________
Ivan Herszterg, M. Sc.

Rio de Janeiro, RJ - Brasil
Dezembro de 2010
ii
Dedicatória

Dedico este trabalho a uma pessoa muito especial, que hoje não pode mais estar aqui reunida
comigo, mas que tenho certeza que em algum lugar distante e em paz está olhando por mim,
minha querida mãe, Leopoldina Francisco Domingos Pereira (☼ 1952 – † 1997), que mesmo com
uma vida de intensa luta contra uma das maiores enfermidades do nosso século, sempre esteve
pronta a dar carinho, alegria e jamais deixar de lado o sonho de formar seus filhos cidadãos aptos
a contribuírem para um futuro melhor da humanidade.
Professora e pedagoga, profissional de exemplo e sempre dedicada a educação, fez do
incentivo ao estudo uma das principais lembranças que levarei para sempre dela, e por isso, esta
dedicatória tão justa para que ela se sinta bem em saber que seu filho finalmente chega ao término
de mais um importante trecho desta longa caminhada que é a vida. O conhecimento e a capacidade
do ser humano de recebê-lo e transmiti-lo é a maior dádiva da vida de uma pessoa e por isso deixo
aqui esta sincera dedicatória.

iii
Agradecimentos

Agradeço em primeiro lugar a Deus, que permitiu hoje estar aqui em condições de realizar
este trabalho e completar finalmente, após muitos anos de esforço, minha tão sonhada graduação
em engenharia elétrica.
Agradeço também aos meus queridos irmãos, em especial a Nazi e a Telinha, que sempre
estiveram ao meu lado em todos os momentos, principalmente os mais difíceis, sempre me
incentivando e dando motivação para jamais desistir. Sem eles certamente este trabalho não teria
chegado ao fim.
Quero fazer um agradecimento especial, a minha querida avó, Ana, que foi a principal
responsável pela minha vinda ao Brasil para fazer a minha tão sonhada graduação.
Não podendo também deixar de agradecer aos meus professores da Escola Politécnica da
UFRJ, funcionários e colegas do DEE e principalmente ao meu professor e orientador, Jorge Luiz
do Nascimento, pela confiança em meu trabalho e na minha capacidade de vencer este desafio
proposto, atividade que muito me fez aprender e me mostrou que jamais devemos desistir de
nossos objetivos.
Agradeço também a todos os funcionários das empresas Casarão do Lustre, Nova Relumi,
Philips e Intral que me ajudaram bastante durante a pesquisa para a realização do trabalho, são
eles, o engº Daniel Coelho Feldman, as atendentes, Danielle Pereira, Moema Avelar, Maria
Daniela, Denise Francisco, Edilene Noronha, Sandra paz, Andrea Cristina e Ana Lúcia.
Finalizando, deixo aqui também os meus sinceros agradecimentos a todos os meus amigos,
em especial às minhas queridas amigas, Joyce e Haylu que também me ajudaram bastante durante
essa caminhada.

iv
Resumo

A iluminação residencial é de fundamental importância para o nosso bem-estar e conforto na
nossa vida quotidiana. Sem ela seria desconfortável desenvolver atividades durante o período
noturno em nossas casas, como por exemplo ler, escrever, cozinhar, assistir tv e outras atividades.
O presente trabalho mostra quais são as melhores alternativas, dentre lâmpadas
incandescentes e fluorescentes, disponíveis no mercado, para iluminação geral de residências,
mediante as análises de eficiência luminosa e econômica de forma a assegurar o atendimento aos
critérios de eficiência energética, conforto visual e segurança.
Para tal o trabalho está dividido em 15 capítulos, mas basicamente em duas partes. A
primeira parte aborda aspectos teóricos sobre conservação de energia, iluminação residencial,
conceitos básicos de luminotécnica e aspectos teóricos relacionados com o funcionamento das
fontes luminosas artificiais. A segunda parte visa colocar em prática a teoria dos capítulos
anteriores e a realização das análises de eficiência luminosa e econômica, usando como base os
produtos de quatro dos principais fabricantes de lâmpadas existentes no mercado. São eles Osram,
Sylvania, Philips e General Electric.

v
Índice

1. Introdução 01
1.1. Conservação de energia 04
1.2. Iluminação residencial 06
2. Iluminação – Conceitos básicos de luminotécnica 10
2.1. Radiação eletromagnética e luz visível 10
2.2. Ângulo sólido 15
2.3. Fluxo luminoso 17
2.4. Intensidade luminosa 18
2.5. Curva de distribuição da intensidade luminosa 19
2.6. Iluminância 20
2.7. Luminância 21
2.8. Eficiência luminosa 23
2.9. Temperatura de cor correlata 24
2.10. Índice de reprodução de cores 26
2.11. Ofuscamento 27
2.12. Vida/Durabilidade de uma lâmpada 28
3. Fontes luminosas artificiais 29
3.1. Lâmpada incandescente 29
3.1.1. Princípio de funcionamento 30
3.1.2. Aspectos construtivos 30
3.1.3. Características Gerais 35
4. Lâmpadas de descarga elétrica 38
vi
4.1. Lâmpada fluorescente 38
4.1.1. Lâmpadas fluorescentes de catodos quentes 39
4.1.2. Lâmpadas fluorescentes de catodos frios 41
4.1.3. Princípio de funcionamento 42
4.1.4. Aspectos construtivos 55
4.1.5. Lâmpadas fluorescentes tubulares e circulares 60
4.1.5.1. Características gerais 62
4.1.6. Lâmpadas fluorescentes compactas 64
4.1.6.1. Lâmpadas fluorescentes compactas integradas 65
4.1.6.1.1. Características gerais 66
4.1.6.2. Lâmpadas fluorescentes compactas não integradas 68
4.1.6.2.1. Características gerais 68
4.1.7. Fatores que afetam o desempenho de uma lâmpada fluorescente 71
4.1.7.1. Reatores 71
4.1.7.2. Temperatura 73
4.1.7.3. Luminária 73
4.1.7.4. Freqüência de acendimento da lâmpada 73
5. Equipamentos auxiliares 78
5.1. Reatores 78
5.1.1. Características Gerais 80
5.1.1.1. Reatores Eletromagnéticos 81
5.1.1.2. Reatores eletrônicos 83
5.1.1.3. Outros conceitos básicos relacionados com equipamentos auxiliares 91
5.2. Starter 97
vii
5.3. Dimmers 98
5.4. Tabelas de reatores 98
6. Luminárias 101
7. Catálogos de lâmpadas 103
7.1. Osram 104
7.2. Sylvania 110
7.3. Philips 116
7.4. General Electric 122
8. Principais lâmpadas e suas aplicações 129
9. Análise de eficiência luminosa 148
9.1. Análise de eficiência luminosa das lâmpadas incandescentes 149
9.2. Análise de eficiência luminosa das lâmpadas fluorescentes
compactas integradas 154
9.3. Análise de eficiência luminosa das lâmpadas fluorescentes compactas
não integradas 166
9.4. Análise da eficiência luminosa das lâmpadas fluorescentes tubulares 174
10. Principais lâmpadas e suas aplicações, segundo a análise de eficiência
luminosa 187
11. Análise econômica 199
11.1. Despesas de investimento 200
11.2. Despesas operacionais 200
11.3. Parametrização do tempo de vida mediana nominal das lâmpadas por
compartimento residencial 204
11.4. Realização da análise econômica 207
viii
11.5. Tabelas comparativas entre as alternativas do mesmo tipo, de igual
eficiência luminosa para a realização da análise econômica 210
11.6. Tabelas comparativas por compartimento residencial, entre as
melhores alternativas dos diferentes tipos de lâmpadas que foram
pesquisadas para a realização da análise econômica 224
12. Indicações de uso 319
12.1. Quartos 319
12.2. Salas de estar 321
12.3. Salas de jantar e corredores 324
12.4. Cozinhas, banheiros e áreas de serviço 327
12.5. Como usar as lâmpadas fluorescentes compactas integradas de modo
eficiente 331
13. Conclusão 332
14. Anexos 339
14.1. Anexo 1 – Alternativas da Osram 339
14.2. Anexo 2 – Alternativas da Sylvania 342
14.3. Anexo 3 – Alternativas da Philips 344
14.4. Anexo 4 – Alternativas da General Electric 346
15. Referências Bibliográficas 349

ix
Objetivo

O principal objetivo desse trabalho é verificar as melhores alternativas, dentre lâmpadas
incandescentes e fluorescentes, disponíveis no mercado, para iluminação geral de residências. Isso
será feito considerando os conceitos básicos luminotécnicos e outros aspectos como custos de
investimento, custos operacionais e custos totais das lâmpadas, durante um período predefinido, de
modo a assegurar o atendimento aos critérios de eficiência energética conforto visual e segurança.

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