Capítulo 7

Iluminação Industrial

A energia elétrica consumida nos sistemas de iluminação de uma instalação industrial representa hoje em dia 2 a 10%, do seu consumo total. Apesar de representar uma fração pequena do consumo total, este consumo está em grande parte relacionado com o elevado desperdício na utilização dos sistemas de iluminação atualmente instalados. os recentes desenvolvimentos nas tecnologias de iluminação em conjunto com o planeamento de estratégias de controlo de iluminação podem resultar em poupanças significativas, tipicamente cerca de um terço até metade dos custos associados à iluminação tradicional 43.

Adicionalmente, a qualidade da iluminação tem um grande impacto no bem-estar dos colaboradores, devendo-se ter especial atenção para manter ou melhorar os níveis de conforto, uma vez que vão ter impacto na sua produtividade, saúde e segurança, e levar a uma melhor aceitação e contribuição para a implementação de um programa de eficiência energética 44.

As medidas base para a economia de energia na área da iluminação incluem 43:

  • Usar os equipamentos mais eficientes (lâmpadas, luminárias e acessórios);
  • Maximizar o uso de iluminação natural, mantendo limpas as áreas de entrada de luz;
  • Utilizar sistemas de controlo de iluminação localizados;
  • Utilizar sempre que possível luminárias que permitam uma integração com o ar condicionado;
  • Pintar as paredes e os tetos com cores claras;
  • Definir um plano de limpezas regulares e manutenção das instalações;
  • Envolver os colaboradores no plano de economia de energia.

No âmbito da fotometria são definidas as seguintes grandezas e unidades descritas na Tabela 7.1.

Tabela 7.1 – Grandezas e unidades dos parâmetros de fotometria

tabela7.1

Existem diretrizes claras para o funcionamento de sistemas de iluminação industrial e comercial e dos requisitos mínimos para a iluminação dos locais de trabalho. A norma europeia de iluminação interior EN 12464-1:2011 inclui critérios de qualidade da luz, Figura 7.1, como a iluminância, uniformidade, redução do brilho e contraste, que servem para quantificar a qualidade da luz especificada de acordo com a tarefa visual. A norma de iluminação exterior EN 12464-2:2016 define, entre outros requisitos, os limites máximos de iluminação, prevenindo assim a poluição luminosa no exterior.

Figura 7.1

Figura 7.1 – Dimensões da qualidade da luz 45

No anexo da norma EN 12464-1 são especificados quatro critérios com os parâmetros para cada aplicação:

  • Média de iluminância mínima requerida por tarefa (Ēm);
  • UGR (Unified Glare Rating) máximo - expressa a probabilidade de encandeamento direto por parte das luminárias;
  • Uniformidade mínima (U0);
  • Restituição da cor (Ra).

A Tabela 7.2 apresenta como exemplo os critérios de qualidade de iluminação definidos na norma EN 12464-1:2011 aplicada a escritórios.

Tabela 7.2 – Valores dos critérios de qualidade de iluminação para escritórios 46

tabela7.2

É necessário ter especial atenção à atualização da Portaria n.º 949-A/2006 do artigo 2.º do Decreto-lei n.º 226/2005, pela Portaria n.º 252/2015 onde são feitas alterações das Regras Técnicas das Instalações Elétricas de Baixa Tensão.

7.1 Estudo Luminotécnico

A luminotécnica é o estudo da aplicação de iluminação artificial, tanto em espaços interiores como exteriores. Através da identificação e caracterização dos pontos de luz existentes, luminosidade - lux (lx), tipos de projetores e lâmpadas e as respetivas características, é possível mapear a luz existente nos pontos de trabalho e recolher informação no que toca ao consumo de energia e determinar o correto fornecimento de luminosidade de acordo com as necessidades de cada posto de trabalho.

Exemplos de ferramentas para realizar um projeto luminotécnico incluem o AGI32 47, Visual 48 e DIAlux 49, entre outros, que permitem encontrar a solução mais económica em termos de investimento e consumo, e garantir a iluminação ideal e o uso de tecnologias específicas de acordo com o local e as necessidades.

7.2 Lâmpadas

As soluções de iluminação industrial devem apresentar uma completa fiabilidade em termos de funcionalidade e tempo de vida útil máximo.

Existem vários tipos de lâmpadas que podem apresentar diferentes rendimentos ou eficiências luminosas. o seu valor é expresso em lumens por Watt (lm/W) e representa a relação entre a quantidade de luz emitida e a quantidade de energia elétrica absorvida.

As reduções do consumo de energia elétrica nas instalações de iluminação passam pela utilização de lâmpadas de elevada eficiência luminosa.

Na Figura 7.2 são indicados os consumos e os outputs de vários tipos de lâmpadas existentes para a produção de 1600 lumens, permitindo fazer uma comparação das respetivas características básicas em termos de desempenho (potência, eficácia energética, duração e custos).

Figura 7.2

Figura 7.2 – Comparação do desempenho de diferentes tipos de lâmpadas na produção de 1600 lumens

As lâmpadas incandescentes tradicionais emitem luz através do brilho de um filamento de tungsténio quando passa uma corrente elétrica, no entanto, cerca de 90% da energia utilizada é emitida com calor (a vermelho) em vez de luz (a verde). As lâmpadas incandescentes de halogéneo são ligeiramente mais eficientes que as anteriores, mas mesmo assim bastante longe das alternativas existentes.

A Tabela 7.3 apresenta as alternativas às lâmpadas incandescentes com as respetivas características e aplicações.

Tabela 7.3 – Características e aplicações das fontes de luz com alta eficiência energética 50

Tabela 7.3
idea-icon As lâmpadas de alta eficiência energética duram 8 a 20 vezes mais do que as lâmpadas incandescentes convencionais e economizam até cerca de 85% de energia.

A 1 de Setembro de 2009 foi implementado pelo Regulamento (CE) n.º 244/2009 um plano de phase-out do mercado de lâmpadas ineficientes usadas em fins domésticos, iluminação pública e comercial. A Tabela 7.4 mostra o cronograma do phase-out de lâmpadas para o setor terciário.

Tabela 7.4 – Cronograma do plano de phase-out para a iluminação pública, escritórios e indústria 51

Tabela 7.4

7.3 LuminárIas

Em cada tipo ou sistema de iluminação existem equipamentos com rendimentos bastante diferentes. os mais eficientes serão aqueles que incluem não só a utilização de lâmpadas de elevada eficiência, mas também luminárias equipadas com refletores espelhados, que permitem elevar o rendimento total do sistema.

A economia de energia através de uma utilização dos sistemas de iluminação pode também ser conseguida através da regulação da altura e do seccionamento das luminárias. quanto mais alta estiver instalada a luminária, maior terá que ser o fluxo luminoso ou o número de luminárias necessárias. é possível então reduzir a fatura da eletricidade baixando a altura das luminárias o máximo possível, desde que não interfira com o processo de produção 43. O seccionamento dos circuitos elétricos das luminárias tem a vantagem de permitir que uma determinada secção seja desligada sempre que a iluminação natural seja suficiente, possibilitando desta forma uma redução no consumo de energia.

A norma europeia EN 60598-1:2015 define os requisitos gerais e ensaios para as luminárias, incluindo os sistemas de iluminação para tensões de alimentação acima de 1000 V. Todos os requisitos e ensaios abrangidos pela norma referem-se à marcação, conceção mecânica e construção elétrica, tendo em conta os aspetos de segurança elétrica, bem como a segurança térmica e mecânica. Inclui também os requisitos para a construção de luminárias para lâmpadas LED que irão entrar no mercado.

7.4 Ecodesign e Etiquetagem Energética

Com o objetivo de responder à procura de produtos mais eficientes energeticamente e menos poluentes, foram lançadas diretivas de ecodesign e etiquetagem energética para eliminar os produtos menos eficientes do mercado e impulsionar a competitividade e inovação industrial através da promoção de uma melhor performance ambiental dos produtos existentes no mercado.

A diretiva de ecodesign é implementada através da regulamentação específica para cada produto e é aplicada a todos os países da união Europeia. Já a etiquetagem energética permite informar os consumidores sobre o desempenho energético dos produtos que adquirem, para que possam escolher com plena informação e fundamentar as suas opções de compra.

Os regulamentos atuais de ecodesign e etiquetagem energética para a iluminação foram publicados entre 2009 e 2010, tendo sido entretanto revistos, e são apresentados na Tabela 7.5

Tabela 7.5 – Diretivas dos regulamentos de ecodesign e etiquetagem para lâmpadas e luminárias 52

tabela7.5

De acordo com os regulamentos acima descritos, as lâmpadas devem ser vendidas acompanhadas com uma etiqueta energética com a seguinte informação:

figura7.3

No caso das luminárias, é de referir que a etiqueta energética não se refere à eficiência energética da luminária em si, mas
sim da sua compatibilidade com as lâmpadas das classes de eficiência energética assinaladas na etiqueta da luminária,
informando sobre os seguintes parâmetros:

figura7.4

7.5 Sistemas de Controlo de Iluminação

Os sistemas de controlo de iluminação, possuidores de tecnologias de automação, são fundamentais para a redução do consumo energético. Num processo industrial, a zona fabril deve estar dividida em vários setores de iluminação independentes, cujo funcionamento deve refletir a sequência operacional do processo, sob pena de existir iluminação onde esta não é necessária. A utilização de sistemas de controlo permite o funcionamento otimizado dos vários setores de iluminação, adaptando o nível de iluminação de acordo com as caraterísticas do local e do processo.

Estes sistemas de controlo são baseados em:

  • Regulação da intensidade luminosa em função da luz natural;
  • Deteção de presença;
  • Programação horária;
  • Controlo constante dos níveis de luz.

7.5.1 Aplicação de Balastros Eletrónicos

Os balastros para lâmpadas fluorescentes e transformadores para lâmpadas de halogéneo deverão ser, sempre que possível, eletrónicos.

idea-icon Poupanças médias na utilização de balastros eletrónicos:
  • 25% para fluorescência;
  • 18% para lâmpadas de descarga de alta densidade;
  • 15% em transformadores.

Associado ao aumento da eficácia, a utilização de soluções eletrónicas dispensam outros acessórios, como os arrancadores e condensadores, e funcionam como filtros aos defeitos da rede elétrica, garantindo maior qualidade no funcionamento da lâmpada, assim como o aumento do seu tempo de vida.

Em 2017 prevê-se a proibição no mercado de todos os balastros eletromagnéticos e balastros eletrónicos de classe A3 para lâmpadas fluorescentes.

7.5.2 Sistemas de Regulação DALI

Osistema Digital Addressable Lighting Interface (DALI) introduzido pela IEC 62386-101/102:2014 pode ser facilmente integrado no sistema de controlo central de um edifício e em conexão com um software de visualização, o sistema pode ser monitorizado, definido e controlado através de uma unidade central. Este sistema permite também monitorizar a operação individual das luminárias e calcular o seu tempo de vida, o que contribui também para o planeamento da manutenção de todo o sistema de iluminação.

idea-icon
  • A introdução de interruptores com controlo horário e/ou luz natural permitem alcançar 20 a 40% de economias de energia;
  • A introdução de reguladores de fluxo acoplados a sensores de presença permitem economias de 20%.

7.6 Integração da IlumInação nos Sistemas de ClimatIzação

Na generalidade das instalações de iluminação, apenas uma pequena parte da energia radiada é luminosa (21%), sendo a maior parte emitida sob a forma de calor (79%), contribuindo assim para o aquecimento interior dos edifícios.

Assim, é importante dimensionar um sistema de climatização, não só tendo em conta as condições climáticas da região para os diferentes períodos do ano, mas também considerando as condições de iluminação.

A possibilidade de integração dos sistemas de iluminação nos de climatização ambiente permite otimizar as condições de emissão do fluxo luminoso e permite uma melhor gestão das cargas térmicas, o que se poderá traduzir numa redução dos consumos energéticos.

7.7 Manutenção de Sistemas de IlumInação

As operações de limpeza e manutenção são práticas que permitem manter sistemas de iluminação a funcionar com a máxima eficiência, mantendo o conforto e segurança dos colaboradores. Das várias medidas para a manutenção de sistemas de iluminação, destacam-se as seguintes 53:

  • Desenvolver um manual de operações com indicações dos objetivos da iluminação, a listagem das operações de manutenção e os parâmetros a serem medidos durante a instalação;
  • Executar as ações descritas no manual de forma regular e de acordo com um plano pré-estabelecido;
  • Manter as lâmpadas e os acessórios limpos. usar panos de algodão macio e húmido, escovas anti-estáticas de cerdas macias ou aspiradores de baixa potência;
  • Manter as superfícies iluminadas, como tetos e paredes, limpas.
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