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Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais - Campus II
Departamento de Engenharia Civil
Coordenação de Edificações
	
LÂMPADAS DE DESCARGA
Professora: Kassiane
Turma: Edificações 3A
Mariana Moreira Andrade
Mileyde Barboza dos Santos
Pedro Ferreira de Oliveira Chaves
Vinícius da Costa Rodrigues
Belo Horizonte – MG
2016
Mariana Moreira Andrade
Mileyde Barboza dos Santos
Pedro Ferreira de Oliveira Chaves
Vinícius da Costa Rodrigues
VÁLVULA REDUTORA DE PRESSÃO
Trabalho apresentado como parte dos estudos sobre lâmpadas da disciplina Instalações Elétricas, do Curso Técnico em Edificações do Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais (CEFET-MG).
Professora: Kassiane
Belo Horizonte – MG
2016
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO
As lâmpadas elétricas foram criadas por Thomas Edison no dia 21 de outubro de 1879, quando a primeira lâmpada incandescente ficou acesa por mais de 48h seguidas. Assim, foi graças a esta invenção que atualmente há toda a comodidade e segurança dentro das residências, pois foi devido as lâmpadas elétricas que pudemos eliminar o uso de lampiões, tochas e velas, que ofereciam perigo e pouca eficiência. As lâmpadas mais utilizadas atualmente são as incandescentes e as de descarga. Sendo esse último tipo, abordado nesse trabalho. 
Os tipos de lâmpada são definidos tomando como base o seu princípio de funcionamento da fonte luminosa, as lâmpadas de descarga emitem luz a partir da descarga elétrica em um gás, entre dois elétrodos que produz a excitação dos elétrons. Os meios gasosos mais utilizados são o vapor de mercúrio, ou de argônio. Esse tipo de lâmpada leva de 2 a 15 minutos para se acender por completo e é necessário reatores eletrônicos para ser acionada e para manter sua operação.
As lâmpadas de descarga, podem se dividir em lâmpadas de descarga em um gás ou vapor metálico a alta pressão, ou a baixa pressão. Sendo que das lâmpadas de descarga a alta pressão, fazem parte as lâmpadas de vapor de mercúrio, a de luz mista, a de vapor de sódio de alta pressão e as de vapor de mercúrio de iodetos metálicos. Já do segundo, lâmpadas de descarga de baixa pressão, engloba os seguintes tipos: lâmpadas de vapor de sódio de baixa pressão, fluorescentes e fluorescentes compactas. 
São mais utilizadas principalmente na iluminação interna de grandes lojas, galpões e fábricas. São empregadas também, na vitrine de lojas e iluminação da área externa, como postes de ruas. Essa utilização é devido a luz produzida ser extremamente brilhante, o que possibilita a iluminação de grandes áreas, além de serem compactas, ou seja, relativamente pequenas. 
COMPOSIÇÃO
As formas das lâmpadas de descarga variam segundo a classe de lâmpada com que tratemos. De todas as maneiras, todas têm uma serie de elementos em comuns como o tubo de descarga, os elétrodos, a ampola exterior ou o casquilho.
Imagem 1 : Composição das lâmpadas.Ampola de Vidro
Tubo de Descarga
Elétrodos
Gás
Casquilho
EQUIPAMENTOS AUXILIARES
Para que as lâmpadas de descarga funcionem corretamente é necessário, na maioria dos casos, a presença de alguns elementos auxiliares: arrancadores e reatores. 
Os arrancadores ou ignitores são dispositivos que fornecem um breve pico de tensão entre os elétrodos do tubo, necessário para iniciar a descarga e vencer assim a resistência inicial do gás á corrente elétrica. Depois de ligar, há um período transitório durante o qual o gás se estabiliza e que se caracteriza por um consumo de potência superior ao nominal.
Os reatores ou lastro, ao contrário, são dispositivos que servem para limitar a corrente que atravessa a lâmpada e evitar assim um excesso de  elétrons circulando pelo gás que aumentaria o valor da corrente até produzir a destruição da lâmpada.
MECANISMO DE FUNCIONAMENTO
No interior do tubo, produzem-se descargas elétricas como consequência da diferença de potencial entre os elétrodos. Estas descargas provocam um fluxo de elétrons que atravessa o gás.
Quando uns deles chocam com os elétrons das camadas externas dos átomos do gás transmitem-lhes energia e podem suceder duas coisas:
A primeira possibilidade é que a energia transmitida no choque seja suficientemente elevada para poder arrancar o elétron do seu átomo. Este, pode por sua vez, chocar com os elétrons de outros átomos repetindo o processo. 
Se este processo não se limita, pode-se provocar a destruição da lâmpada por excesso de corrente.
A outra possibilidade é que o elétron não receba suficiente energia para ser arrancado. Neste caso, o elétron passa a ocupar outro orbital de maior energia. Este novo estado costuma ser instável e rapidamente o elétron volta á situação inicial. 
Ao faze-lo, o elétron liberta a energia extra em forma de radiação ultravioleta (UV) ou visível. Como a longitude da onda da radiação emitida é proporcional á  diferença de energia entre os orbitais inicial e final do elétron e os estados possíveis não são infinitos, é fácil compreender que o espectro destas lâmpadas seja descontínuo.
Imagem 2: Gráfico dos espectros das lâmpadas de descarga.
Imagem 3: Gráfico da longitude da onda de radiação emitida
A consequência deste fato é que a luz emitida pela lâmpada não é branca (por exemplo nas lâmpadas de sódio a baixa pressão é amarelada). Portanto, a capacidade de reproduzir as cores destas fontes de luz é, em geral, pior que no caso das lâmpadas incandescentes que têm um espectro contínuo. É possível, revestindo o tubo com substâncias fluorescentes, melhorar a reprodução das cores e aumentar a eficácia das lâmpadas convertendo as nocivas emissões ultravioletas em luz visível.
PROCEDIMENTO DE INSTALAÇÃO
O procedimento de instalação é praticamente o mesmo para as lâmpadas de descarga só irá mudar a posição dos ignitores e do reator, que irá variar dependendo da base da lâmpada que pode ser de casquilho ou de pinos. 
Neste trabalho nós iremos detalhar a instalação de ligação de uma lâmpada através de interruptor simples com base de casquilho.
Em primeiro lugar deve se saber ler um projeto elétrico residencial, este projeto é composto, na maioria dos casos, pelo desenho arquitetônico da residência e de esquemas elétricos.
Após a análise do projeto a eletricista ira montar um diagrama elétrico de Composição das lâmpadas. Existem três tipos de diagrama elétricos, para esta montagem vamos usar um diagrama multifilar.
Imagem 4: Diagrama multifilar de ligação de uma lâmpada através de interruptor simples.
Fonte: http://www.mundodaeletrica.com.br/wp-content/uploads/2014/05/diagrama-inslatacao-interruptor-lampada.jpg
Deve-se inicialmente fixar o disjuntor e o conector sindal, caso você esteja fazendo esta ligação em uma instalação em residência não será necessária, já que haverá um disjuntor para o circuito que você estará manipulando.
Em seguida deve se ligar um cabo da saída do conector sindal até a entrada do disjuntor.
Ligar o próximo cabo da saída do disjuntor até o borne (parafuso conector) do interruptor simples. Caso a instalação seja em uma residência, deve-se fazer de acordo com o diagrama multifilar acima, fazer uma emenda em derivação no cabo fase (no diagrama representado pelo cabo vermelho) e conecta-lo ao borne do interruptor.
Ligar o próximo cabo no segundo borne do interruptor, este cabo é chamado de retorno (no diagrama representado pelo cabo amarelo). O retorno deve ter sua outra ponta conectada ao receptáculo no borne que leva ao contato central, isto é um procedimento de segurança pois caso seja o retorno ligado ao contato lateral no instante que se encosta a lâmpada na rosca lateral a mesma já pode ficar energizada caso o interruptor esteja em posição ligada, causando assim um possível choque elétrico.
E por último deve-se é fazer uma emenda de derivação no cabo neutro (no diagrama representado pelo cabo azul), em seguida liga-lo ao borne lateral do receptáculo.
CUIDADOS DE MANUSEIO
Alguns tipos de lâmpadas de descarga que precisamde um maior cuidado durante o seu manuseio, a principal delas seria as florescestes. Pois elas contêm mercúrio, substância tóxica nociva ao ser humano e ao meio ambiente. Se rompidas liberam vapor de mercúrio, que será aspirado por quem as manuseia, podendo causar vários tipos de doenças a pessoal que aspirar este vapor toxico. 
Em virtude da ampla utilização pela população, que necessita diminuir as contas de eletricidade. É de extrema importância pensarmos nos cuidados durante o seu manuseio e no descarte para não quebrar a lâmpada. Por isso é de suma importância nunca segurar pelo vidro ao manuseá-las e sim nas bordas. 
TIPOS DE LÂMPADAS
As lâmpadas de descarga podem ser divididas em dois grupos principais: as de baixa pressão e as de alta pressão. As de baixa pressão são destinadas a iluminação de ambientes de pequeno e médio porte, tendo em vista que geram uma carga luminosa menor. Já as de alta pressão são destinadas a iluminar grandes áreas, devido a sua alta capacidade luminosa, uma vez que uma alta descarga elétrica entre os eletrodos leva o gás interno do bulbo a se ionizar, com isso, através da passagem de corrente elétrica por esse gás ionizado acontece a emissão de luz.
Além disso, as lâmpadas de baixa e alta pressão apresentam subtipos, listados a seguir:
Lâmpadas de descarga em baixa pressão:
Lâmpada de vapor de sódio de baixa pressão;
Lâmpada fluorescente (lâmpada de vapor de mercúrio de baixa pressão);
Lâmpada fluorescente compacta.
Lâmpadas de descarga em alta pressão:
Lâmpada de vapor de mercúrio;
Lâmpada de luz mista;
Lâmpada de vapor de sódio de alta pressão;
Lâmpada de vapor de mercúrio de iodetos metálicos.
A partir desses subtipos, podemos agrupar de lâmpadas de descarga em quatro grupos:
Lâmpadas de vapor de sódio;
Lâmpadas fluorescentes;
Lâmpadas de vapor de mercúrio;
Lâmpadas de luz mista.
Lâmpadas de vapor de sódio
Lâmpada de vapor de sódio é a designação dada a um tipo de lâmpada de descarga em meio gasoso que utiliza um plasma de vapor de sódio para produzir luz. Existem duas variantes deste tipo de lâmpadas: de baixa pressão (LPS) e de alta pressão (HPS). Como as lâmpadas de vapor de sódio causam menos poluição luminosa que outras tecnologias utilizadas para iluminação pública, cidades próximas de observatórios astronômicos, localidades onde se pretende manter a visibilidade do céu noturno ou áreas onde se pretenda reduzir interferência da iluminação exterior, usam esse tipo de lâmpada.
As lâmpadas de vapor de sódio emitem uma luz quase perfeitamente monocromática, desse modo, os objetos iluminados adquirirem uma luminosidade incomum e cores dificilmente distinguíveis, resultado da reflexão da pequena largura de banda de luz amarelada emitida pela lâmpada.
Lâmpadas fluorescentes
A lâmpada fluorescente é um tipo de lâmpada criada por Nikola Tesla, introduzida no mercado consumidor em 1938. Ela possui grande eficiência por emitir mais energia eletromagnética em forma de luz do que calor, ao contrário das lâmpadas incandescentes. Internamente, são carregadas com gases inertes a baixa pressão, as mais comuns utilizam o árgon ou vapor de mercúrio.
As aplicações de lâmpadas fluorescentes vão desde o uso doméstico, passando pelo industrial, chegando ao uso laboratorial. Neste caso são largamente utilizadas sem cobertura de fósforo para equipamentos de esterilização por radiação ultravioleta (U.V.). 
Após sua vida útil, as lâmpadas não podem ser utilizadas para outros fins, pois os gases armazenados no seu interior são muito prejudiciais ao meio ambiente. Quando quebrada o vapor de mercúrio pode contaminar e causar danos à atmosfera.
Lâmpadas de vapor de mercúrio
Esse tipo de lâmpada utiliza o princípio da descarga através do vapor de mercúrio. Ela não possui arrancador e a partida é dada por meio de uma bobina. Além disso, são usadas na iluminação de ruas, jardins públicos, postos de gasolina, campos de futebol, entre outros lugares. 
Estas lâmpadas têm uma cor branco-azulada e são encontradas tanto em baixa, quanto em alta pressão.
Lâmpadas de luz mista
As lâmpadas de luz mista são uma combinação de uma lâmpada vapor de mercúrio com uma lâmpada incandescente, ou seja, um tubo de descarga de mercúrio ligado em série com um filamento incandescente. 
Substituem diretamente as lâmpadas incandescentes, não necessitando de reator. O seu campo de aplicação é semelhante ao das lâmpadas a vapor de mercúrio, ou seja, iluminação de ruas, jardins, armazéns, garagens, postos de gasolina, campos de futebol, entre outros.
CARACTERÍSTICAS 
Entre as principais características da lâmpada de descarga, cabe destacar sua vida útil, temperatura de cor, índice de reprodução de cores, eficiência, custo-benefício e resistência à queda e sobretensão. 
De maneira geral, a vida útil das lâmpadas é determinada através de ensaios realizados em laboratórios. Pode ser definida como o tempo, calculado em horas, necessário para que uma determinada porcentagem do fluxo luminoso das lâmpadas testadas seja reduzido. Nesse sentido, a vida útil média consiste no tempo no qual até 50% das amostras falharam. No caso das lâmpadas de descarga, a vida útil média situa-se na faixa de 3.000 a 20.000 horas. Vale ressaltar que fatores como o tempo e as condições de exposição da lâmpada e o número deacendimentos podem interferir na vida útil da mesma.
Já a temperatura de cor indica a aparência de cor da luz emitida pela fonte de luz da lâmpada, sendo medida em Kelvin (K). Pode-se afirmar que quanto mais alta for a temperatura de cor, mais clara é a tonalidade da cor do feixe de luz. A temperatura de cor da lâmpada de descarga normalmente varia de 3000 a 6.000K, de acordo com o fabricante e o modelo. Dessa forma, é possível constatar na imagem abaixo (Imagem 5) que a lâmpada de descarga geralmente tende ao branco frio, ou azulado, em decorrência de sua alta temperatura de cor, mas esse é um fator que varia de acordo com o tipo da lâmpada. 
Imagem 5: Temperatura de cor das lâmpadas.
Disponível em: <http://www.newline.ind.br/voce-sabe-o-que-e-temperatura-de-cor/>. Acesso em: 11 jun. 2016. 
O Índice de Reprodução de Cor (IRC) quantifica a fidelidade com que as cores são reproduzidas em um objeto perante a incidência de determinada fonte de luz. É medido porcentagem, em uma escala de 0 a 100%. Quanto maior o IRC, mais fielmente são as cores vistas por um observador. O IRC das lâmpadas de descarga geralmente compreende-se entre 80% e 90%. 
A eficiência de uma lâmpada é estimada com base na razão entre a quantidade de luz emitida e o consumo. A quantidade de luz é medida pelo fluxo luminoso, cuja unidade é o lúmen (lm), enquanto o consumo está associado à potência elétrica da lâmpada, que é medida em Watt (W). Como as lâmpadas de descarga apresentam alta eficiência, emitem uma grande quantidade de luz para uma determinada potência. 
Em relação ao custo-benefício, as lâmpadas de descarga de sódio são as que apresentam maior eficiência energética (103 lm/W) e durabilidade e, em consequência disso, menor frequência de troca. Por isso, caracterizam-se por um custo-benefício elevado. 
As lâmpadas de descarga resistem a uma queda de tensão da rede de, no máximo, 10%, e de sobretensão, até 5%. Vale ressaltar que quanto maior for essa variação de tensão, maior o prejuízo causado à lâmpada. Normalmente, quando a tensão cai para menos de 200V, a lâmpada apaga e, para o reacendimento, é necessário aguardar de três a quatro minutos para que ela resfrie. 
VANTAGENS 
As lâmpadas de descarga apresentam uma série de vantagens, se comparadas às demais lâmpadas. Entre elas, destacam-se o menor custo de manutenção, em função de sua longa vida útil; a alta eficiência luminosa, cerca de 4 a 6 vezes superior à das lâmpadas fluorescentes e 1,5 vez superior às de LED; a baixa luminância (fluxo luminoso emitido por unidade de área de uma superfície numa dada direção); e o menor risco de ofuscamento (prejuízo visual causado pela presença de uma fonte de luz no campo de visão. 
DESVANTAGENS
Entreas desvantagens das lâmpadas de descarga, as principais são o preço de compra elevado, o maior consumo de energia, em relação à lâmpada de LED, e a necessidade de alguns tipos serem conectados a reatores pesados. Nesse caso, o peso adicional deve ser inserido no cálculo das estruturas de suporte das lâmpadas. Outra desvantagem consiste na emissão de ruídos pelos reatores. Um fator que deve ser considerado trata-se da distância entre as lâmpadas e seus reatores, já que grandes distâncias podem provocar a queda de tensão na lâmpada.Além disso, as lâmpadas de descarga também apresentam sensibilidade à temperatura ambiente, de modo que não se comportam da mesma maneira na partida a frio e a quente. Nesse sentido, a submissão desse tipo de lâmpada a temperaturas extremas pode acarretar na redução de sua eficiência. Por esse motivo, os limites de temperatura especificados para lâmpadas devem ser sempre respeitados.
DESCARTE
Uma vez que apresentam substâncias químicas tóxicas em sua composição, as lâmpadas de descarga não podem ser, por lei, descartadas juntamente ao lixo normal, devendo ser recicladas. Recomenda-se que as lâmpadas sejam levadas até a central de reciclagem no interior de sua embalagem ou em sacos plásticos, conforme as especificações da CEMIG (Companhia Energética de Minas Gerais S.A.): Saco plástico liso, transparente, 920x1300, espessura 0,50 mm, baixa densidade, solda fundo reforçada. As lâmpadas quebradas devem ser manuseadas com os equipamentos de proteção individual (EPIs) adequados, como luvas, avental e botas plásticas.
É importante ressaltar que a reciclagem é a opção mais sustentável e segura para o descarte de lâmpadas. Após a reciclagem das lâmpadas, elementos como alumínio, o vidro e o pó de fósforo podem ser reaproveitados tanto na construção de novas lâmpadas como na produção de outros produtos. O restante, que não puder ser reciclado, deve ser encaminhado para um aterro de lixo comum.
CONCLUSÃO
As lâmpadas de descarga apresentam entre as maiores vantagens, a vida útil extremamente longa e a qualidade e eficiência da luz produzida, que é capaz de iluminar uma ampla área. E entre as desvantagens, a principal é o alto custo de compra das mesmas e a necessidade de serem conectadas por reatores que possuem um peso considerável. Tal peso que deve ser levado em consideração nos cálculos estruturais, para garantir que será suportado a quantidade de lâmpadas necessárias com seus respectivos conectores. 
Dentre os tipos de lâmpadas de descarga, em relação ao custo-benefício, as lâmpadas de Sódio são as que oferecem maior eficiência energética, sendo de 103lm/W, além de longa durabilidade e, consequentemente, intervalos maios longos para que haja a necessidade de reposição. Porém, as mesmas são caracterizadas por emitirem uma luz branco-dourado, sendo assim indicados para locais onde a reprodução de cor não é um fator importante.
Há também outros tipos de lâmpadas de descarga que não são muito conhecidas e utilizadas no Brasil, mas que conforme o fim específico e as necessidades são empregadas, como, por exemplo, as de multivapores metálicos, lucalox, catodo frio, dentre outros. De forma geral, a tecnologia da luminotécnica constantemente amplia o estudo, criação e desenvolvimento das lâmpadas de descarga com aplicações cada vez mais específicas visando maior rendimento.
REFERÊNCIAS 
O que são lâmpadas de descarga em alta pressão? Disponível em: <http://www.mundodaeletrica.com.br/lampadas_descarga_alta_pressao/>. Acesso em 12 de junho de 2016.
Como instalar uma lâmpada? Disponível em:<http://www.mundodaeletrica.com.br/lampadas_descarga_alta_pressao/>. Acesso em 12 de junho de 2016.
SILVA, M. L. da, LED: origem, atualidade, aplicações e futuro. Disponível em: < http://www.lightingnow.com.br/cursos/leds/modulo_03.pdf>. Acesso em: 11 jun. 2016. 
Sales, R.P. Led, o novo paradigma da iluminação pública. Dissertação de mestrado. Prodetec, 2011.
VOITILLE, N. Lâmpadas de descarga HID. Disponível em: < http://www.cliquearquitetura.com.br/artigo/lampadas-de-descarga-hid.html>. Acesso em: 11 jun. 2016. 
LÂMPADAS de descarga de alta pressão. Disponível em: < http://www.osram.com.br/osram_br/ferramentas-e-servicos/servicos/faq/lampadas-de-descarga/index.jsp>. Acesso em: 11 jun. 2016. 
ELETROBRÁS. PROCEL RELUZ. Descarte de lâmpadas de iluminação pública: guia de manuseio, transporte, armazenamento e destinação final. Rio de Janeiro, 2004. 13 p. (Manual Prático PROCEL)