A vida útil mediana de uma lâmpada é definida através do tempo em horas, do qual 50% das lâmpadas de um grupo representativo, testadas sob condições controladas de operação, tiveram queima. Portanto a vida mediana significa a durabilidade de uma lâmpada, ou seja, o tempo que a mesma irá operar até se queimar. Ao longo da vida útil da lâmpada, é comum ocorrer uma diminuição do fluxo luminoso que sai da luminária, em razão da própria depreciação normal do fluxo da lâmpada e devido ao acúmulo de poeira sobre as superfícies da lâmpada e do refletor. Este fator deve ser considerado no cálculo do projeto de iluminação, a fim de preservar a iluminância média (lux) projetada sobre o ambiente ao longo da vida útil da lâmpada. A Temperatura de Cor em uma lâmpada expressa a aparência de cor da luz emitida pela fonte de luz. A sua unidade de medida é o Kelvin (K). Quanto mais alta a temperatura de cor, mais clara é a tonalidade de cor da luz. Ex.: uma lâmpada de temperatura de cor de 2.700 K tem tonalidade suave (amarelada), já uma outra de 6.500 K tem tonalidade clara (branca).
O Índice de Reprodução de Cor (IRC) quantifica a fidelidade com que as cores são reproduzidas sob uma determinada fonte de luz. A capacidade de a lâmpada reproduzir bem as cores (IRC) independe de sua temperatura de cor (K). Existem lâmpadas com diferentes temperaturas de cor e que apresentam o mesmo IRC. O IRC (Índice de Reprodução de Cor) mede quanto a luz artificial se aproxima da natural.
A luz comporta-se como um trem de ondas geradas num campo eletromagnético, propagando-se uniformemente em todas as direções a partir da fonte geradora. A distância de uma onda até outra é chamado de comprimento de onda, cuja medição é o nanômetro (nm). A extensão de luz visível fica entre 380 a 780 nanômetros. Comprimentos de ondas diferentes apresentam impressões de cores diferentes (vermelho via alaranjado, amarelo, verde e azul até o violeta). A combinação de comprimentos de onda das diferentes cores do espectro determinam o índice de reprodução de cores da fonte luminosa com esquema colorido.
Os códigos T5, T8, T10 e T12 determina o diâmetro das lâmpadas fluorescentes tubulares, conforme tabela abaixo. Exemplo: Lâmpada Fluorescente T8 - T: lâmpada tubular; 8: Número que expressa o diâmetro da lâmpada em oitavos de polegada o que resulta em: 8 x 1/8" = 26mm
As lâmpadas de nova geração tecnológica são as com menor diâmetro e permitem um maior rendimento da luminária.
Existe uma grande oferta de soluções de iluminação eficientes para o setor doméstico: lâmpadas fluorescentes compactas, que pode ser de luz branco quente (para zonas de descanso) ou branco frio (para zonas de atividade) nos mais diversos formatos, permitindo uma utilização em praticamente todo o tipo de luminária ou lustre; LEDs com qualidade de luz equivalente às outras soluções para o setor doméstico, e com os formatos mais utilizados; halogéneo (“energy saver”), principalmente nos formatos em que ainda não foi possível ter fluorescentes compactas equivalentes.
Na escolha de uma lâmpada é preciso ter vários factores em atenção: a potencia pretendida, tendo em conta a potência que a luminária pode suportar, a eficiência energética, o tipo de luz que a lâmpada dá, branco frio (para zonas de atividade) ou branco quente (para zonas de descanso).
A escolha da luminária também deve ser bem pensada. Por vezes escolhem-se luminária para colocar muitas lâmpadas, mas é mais eficiente usar menos lâmpadas de maior potência: uma lâmpada fluorescente compacta de 27 Watts consome menos energia que duas lâmpadas de 15 Watts e produz mais luz.
São cinco os principais tipos de lâmpadas para uso doméstico: Lâmpadas fluorescentes compactas, Lâmpadas fluorescente tubulares, Díodos Emissores de Luz (LED), Lâmpadas de halogéneo, Lâmpadas incandescentes e Lâmpadas fluorescentes.
As lâmpadas fluorescentes podem ser classificadas de acordo com o seu formato: Tubulares: Estas lâmpadas são muito utilizadas pois proporcionam uma boa iluminação com pouca potência e baixo consumo energético, sendo as mais adequadas para locais com necessidades de longa iluminação. Estas lâmpadas têm uma elevada eficácia e um período de vida muito elevado (cerca de 12 000 horas), permitindo economizar energia até 85 por cento, dependendo do modelo e da potência;
Compactas: As lâmpadas fluorescentes compactas apresentam as mesmas vantagens das tubulares e têm uma instalação compatível com os receptáculos tradicionais usados para as lâmpadas incandescentes. São especialmente recomendadas quando se necessita de utilização contínua por períodos de tempo superiores a pelo menos 1 hora. Existem lâmpadas indicadas para zonas de descanso (branco quente) e outras adequadas para zonas de atividade produtiva (branco frio). Estas lâmpadas têm um número elevado de horas de utilização, de 6 a 15 mil horas, e já estão preparadas para um número elevado de ciclos de ligar e desligar.
Díodos Emissores de Luz (LEDs): A redução do consumo de energia elétrica na iluminação passa indiscutivelmente pela utilização de LEDs. Atualmente já existem LEDs com potências equivalentes às lâmpadas incandescentes. Estas lâmpadas têm um preço mais elevado que as lâmpadas fluorescentes compactas, mas têm um período de vida muito superior (20 a 45 mil horas em oposição a 6 a 15 mil horas).
Lâmpadas de halogéneo: As lâmpadas de halogéneo têm estado a ter uma melhoria na sua eficiência energética. Atualmente já existem lâmpadas 20 a 60% mais eficientes que as tradicionais, e com um tempo de vida útil também superior que pode atingir as 5000 horas de utilização. Estas lâmpadas têm um funcionamento semelhante ao das lâmpadas incandescentes. No entanto, apresentam a vantagem de conseguirem recuperar o calor libertado pela lâmpada, reduzindo a necessidade de eletricidade para manter a sua iluminação. Estas lâmpadas emitem uma claridade constante. Outra vantagem deste tipo de lâmpadas, quando comparadas com as lâmpadas incandescentes, é a possibilidade de orientação da emissão de luz segundo diversos ângulos de abertura.
Lâmpadas incandescentes: Este tipo de lâmpada está ainda muito presente nas habitações. Este é no entanto o tipo de iluminação com menos eficiência luminosa (15 lm/W) e com o menor tempo de vida média (cerca de 1 000 horas). A sua baixa eficiência em relação aos restantes tipos de lâmpadas deve-se ao fato de converterem a maior parte da eletricidade (90 a 95%) em calor e apenas uma percentagem muito reduzida (5 a 10%) em luz. Daí ficarem bastante quentes muito pouco tempo após terem sido acesas.
A sua elevada ineficiência conduziu a que a União Europeia aprovasse uma diretiva com o objetivo de retirar estas lâmpadas do mercado. Este processo teve início em 2009.
O ambiente industrial pode apresentar altas temperaturas, altas concentrações de poeira em suspensão, vapores com elementos químicos e até eventuais jatos de água esguichados em diversas regiões. Lâmpadas e luminárias para instalação em ambiente industrial devem apresentar vedação contra a entrada de partículas sólidas e água, em outras palavras, deve apresentar maior grau de proteção.
“O grau de proteção de um componente é dado pelo índice IP (International Protection Code). O grau de proteção estabelece quanto um equipamento (neste caso um conjunto contendo luminária e lâmpada) está protegido contra partículas sólidas (primeiro algarismo) e contra a infiltração de água.
Na tabela acima, são relacionados os algarismos e a proteção associados a um equipamento.
Desta forma, para uma luminária com grau de proteção IP 65, tem-se que esta luminária apresenta invólucro que não permite a entrada de qualquer partícula sólida (6 equivale ao primeiro algarismo) e que projete a luminária contra jatos de água de baixa pressão (5 equivale ao segundo algarismo).
Nos projetos de iluminação industrial, existem diversos tópicos a serem considerados a fim de proporcionar custos operacionais mais baixos do ponto de vista energético. As oportunidades de economia estão presentes na escolha do conjunto lâmpadas e luminárias, na definição de sua altura de fixação, nos automatismos de comando (sensores de presença, temporizadores e sensores de iluminação), na distribuição dos circuitos elétricos, no aproveitamento da iluminação natural e na localização dos interruptores para atender às necessidades de iluminação do local e de seus usuários.
O ponto de partida para um projeto de iluminação é definir o nível de luz do ambiente, que leva em consideração as atividades que serão realizadas e o público a ser atendido. A norma brasileira ABNT NBR 5413 – Iluminância de interiores define a quantidade de lux necessária para diversos locais. Considerando que há uma subjetividade importante na percepção de uma boa iluminação, é essencial que as recomendações normativas sejam atendidas. Para confirmar a correção da iluminação, é necessário realizar uma verificação prática por meio da medição do nível de iluminação com um luxímetro e comparar com os valores normativos para dirimir qualquer dúvida quanto à qualidade da iluminação.
Os fabricantes têm apresentado desenvolvimentos expressivos com a intenção de proporcionar produtos cada vez mais eficientes e duráveis. Hoje existem alternativas energeticamente mais eficientes na iluminação industrial, que englobam lâmpadas e luminárias com rendimentos luminosos bem superiores aos verificados no passado.
Na figura acima, são relacionados os principais tipos de lâmpadas utilizadas no setor industria e os rendimentos luminosos (lúmens/watt) de diversas fontes de iluminação.
Para o correto funcionamento de algumas lâmpadas é necessário o uso de dispositivos auxiliares como os transformadores, reatores e ignitores. A tabela seguinte relaciona esses acessórios.
A ligação correta de uma lâmpada garante seu funcionamento sem falhas nem acidentes. Em relação ao esquema de ligação de lâmpadas de descarga de alta pressão, o circuito é mais complexo e sua ligação errada poderá causar danos aos componentes.
Existem algumas considerações a serem feitas para o uso das tecnologias acima em ambientes industriais:
Lâmpadas mistas – Têm rendimento melhor e vida útil maior (6.000 horas) comparadas às incandescentes e apresentam a vantagem de não necessitar equipamento auxiliar de partida, mas, quando a prioridade é minimizar o consumo de energia elétrica, podem ser substituídas pelas lâmpadas fluorescentes compactas de maior potência e pelas lâmpadas de descarga a vapor de mercúrio, sódio e multivapores metálicos.
Lâmpadas a vapor de mercúrio – Possuem vida útil elevada (24.000 horas), custo relativamente baixo e requerem reator para o seu funcionamento. Sua luz é branca e seu índice de reprodução de cores (IRC) é de 40 (luz do sol possui IRC = 100). Podem ser substituídas com vantagem energética pelas lâmpadas a vapor de sódio e de multivapores metálicos.
Lâmpadas a vapor de sódio – Têm vida útil elevada (18.000 a 24.000 horas), custo relativamente baixo e requerem reator para o seu funcionamento. Seu rendimento energético é o melhor das lâmpadas de descarga, porém apresentam o inconveniente de proporcionar uma luz de coloração amarela e um baixo índice de reprodução de cores IRC = 20. Podem ser utilizadas em ambientes industriais em que não haja necessidade de identificação de cores, como fundições, caldeirarias, estoques de matérias-primas, áreas externas e estacionamentos.
Lâmpadas a multivapores metálicos – Apresentam vida útil de 10.000 horas, proporcionam luz branca e boa reprodução de cores (IRC = 80 a 90) e requerem reatores para o seu funcionamento. Seu custo é maior que as outras lâmpadas de descarga de mercúrio e sódio, mas o seu rendimento energético e qualidade da luz justificam o seu uso.
Lâmpadas fluorescentes econômicas – Com vida útil de 7.500 horas, proporcionam boa reprodução de cores (IRC = 80 a 85) e podem utilizar reatores eletrônicos (mais eficientes) para o seu funcionamento. Proporcionam melhores resultados com alturas de fixação de 3 a 4 metros, mas podem ser utilizadas com alturas de fixação de até 5 metros, desde que utilizem luminárias espelhadas. Seu baixo custo e rendimento luminoso justificam o seu uso.
Quanto às luminárias, o aumento do rendimento luminotécnico é alcançado pelas geometrias refletivas adequadas à fonte luminosa, sendo utilizadas superfícies espelhadas para direcionar a luz gerada pelas lâmpadas ao ambiente de trabalho. Em ambientes industriais, é necessário levar em consideração aspectos relacionados com a facilidade de manutenção do conjunto luminária e lâmpada e, caso existir no ambiente industrial a possibilidade de vazamentos de produtos inflamáveis, os invólucros deverão ser à prova de explosão para melhorar a segurança da instalação.
Os fabricantes tradicionais de lâmpadas e luminárias oferecem programas de computador que rapidamente permitem quantificar o número de lâmpadas e luminárias e a sua distribuição física para atender aos níveis de iluminação normalizados e necessários para o ambiente em estudo.
Cabe ao projetista analisar duas ou três alternativas técnicas de iluminação considerando seus custos de implantação e custos operacionais relativos à energia elétrica. Deverão ser discutidas essas alternativas juntamente com os outros profissionais do empreendimento, visando a conciliar os aspectos arquitetônicos e funcionais, investimentos envolvidos, facilidades de operação e manutenção e custos operacionais. O tempo gasto nestes estudos é plenamente justificado pelas economias que podem ser alcançadas em uma análise mais abrangente.
Nem sempre a alternativa que possui o menor investimento inicial é a mais econômica ao longo do tempo. Nesse tipo de avaliação, deve ser considerado para um determinado horizonte de tempo o custo da reposição das lâmpadas (aquisição e mão de obra de substituição) e o custo da energia.
A iluminação no ambiente residencial, comercial ou industrial está relacionada com a tarefa a ser desempenhada. Existem ambientes que exigem maior luminosidade, como é o caso de uma indústria que realiza montagens eletrônicas. Já outros, podem apresentar a menor luminosidade necessária, como é o caso de um depósito de materiais.
Assim o método mais indicado para a iluminação industrial é o método dos lúmens, seguindo as recomendações da norma NBR5413: 1992.
Antes de efetuar o cálculo da iluminância, é necessário selecionar o melhor sistema de iluminação conforme a atividade a ser desempenhada no ambiente de trabalho. O quadro a seguir, relaciona as principais características segundo o tipo de iluminação.
Este método foi desenvolvido para o cálculo de iluminação de ambientes internos. Ele considera as características próprias de cada luminária e lâmpada elétrica e, também, as cores das paredes e do teto (índices de reflexão).
O método emprega tabelas e gráficos obtidos a partir da aplicação do método do ponto a ponto para diferentes situações. Basicamente, busca-se determinar o número de luminárias necessárias para se produzir uma determinada iluminância em uma área, baseando-se no fluxo médio.
No dimensionamento do sistema de iluminação de um ambiente residencial, comercial ou industrial, além das técnicas tradicionais para o cálculo da iluminância (através do método dos lúmens ou do método ponto a ponto), ainda existem programas de computador, capazes de sintetizar os cálculos e relacionar informações de bancos de dados, pré-cadastrados pelos fabricantes de lâmpadas e luminárias.
Um software gratuito que possui muitos recursos é o Softlux, fornecido pela Empresa ITAIM Iluminação.
Programas de computador para cálculo luminotécnico são fornecidos gratuitamente porque o interesse de seus desenvolvedores é justamente realizar a venda dos produtos relacionados, como é o caso de lâmpadas e luminárias.
