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AVALIAÇÃO DE UMA METODOLOGIA RETROFIT EM SISTEMA DE ILUMINAÇÃO ARTIFICIAL NOS LABORATÓRIOS DA FACULDADE ESTÁCIO SÃO LUÍS.
Carlos Eduardo Araújo Pereira[1: Engenharia Civil, Faculdade Estácio São Luís, carloseconomiaverde@gmail.com , ]
Juhlyanne da Silva Gomes[2: Engenharia Civil, Faculdade Estácio de São Luís, juhlyannegomes@hotmail.com.]
Rosane Rabelo Lopes[3: Engenharia Civil, Faculdade Estácio de São Luís, rosanerabeloarquitetura@gmail.com.]
Wellington Cantanhede dos Santos[4: Prof. Msc. Curso Engenharia Civil, Faculdade Estácio São Luís, wsantosestacio@hotmail.com]
Área de conhecimento: Ciências Exatas; Linha de pesquisa: aplicação de um modelo de retrofit.
RESUMO
Este projeto apresenta a viabilidade da implantação da metodologia retrofit na iluminação artificial dos laboratórios da unidade de Ensino superior Estácio São Luís. A metodologia retrofit visa a substituição de sistemas de iluminação obsoleto com uma demanda energética ineficiente. Deste modo, o retrofit norteia-se inicialmente, com um levantamento energético da edificação para comparar o consumo do sistema de iluminação com o consumo da edificação total. Para implantação de tecnologias eficientes, a metodologia retrofit, faz-se necessário um estudo das lâmpadas instaladas e dos níveis de luminâncias. Inicialmente foram realizadas coletas de luminâncias de dois laboratórios. As coletas seguiram a NBR 5413, onde todos os ambientes do mesmo têm um nível de luminâncias (lux) local entre 300 a 750, já o nível geral deveria manter-se entre 150 a 300. Por fim, além do papel sustentável, este projeto visa uma redução no custo do consumo de energia elétrica, apresentando uma previsão financeira para execução e a relação de custo benefício.
PALAVRAS-CHAVE: Engenharia, Retrofit, Meio ambiente, Energia, Sustentabilidade.
ABSTRACT
This project presents the feasibility of implementing the retrofit methodology in the artificial lighting of the laboratories of the higher education unit Estácio São Luís. The retrofit methodology aims at replacing obsolete lighting systems with an inefficient energy demand. In this way, the retrofit is initially oriented, with an energetic survey of the building to compare the consumption of the lighting system with the consumption of the total building. For the implementation of efficient technologies, the retrofit methodology makes it necessary to study installed lamps and luminance levels. Initially, collections of luminance from two laboratories were performed. The collections followed the NBR 5413, where all the environments of the same has a local luminance level (lux) between 300 to 750 and the general level should be between 150 to 300. Finally, besides the sustainable paper, this project aims at a reduction in the cost of electricity consumption, presenting a financial forecast for execution and the cost-benefit ratio.
1 INTRODUÇÃO
Esta pesquisa aborda as condições Luminotécnica das instalações dos laboratórios da faculdade Estácio São Luís, sendo assim analisando a possibilidade da atualização do processo de retrofit implantado em 2015, que poderá gerar ganhos econômicos, ou seja, diminuindo o consumo de energia, e com isso ocorrerá à melhora no conforto de iluminância para os alunos e professores da unidade de ensino.
Retrofit é a mudança em sistema de iluminação por meio da utilização de tecnologias eficientes, como luminárias e lâmpadas, tendo em vista a conservação de energia elétrica sem prejudicar a qualidade da iluminação.
Com a NBR 5413 na qual tem o objetivo de determinar o índice de iluminância para cada tipo de ambiente, possibilitando assim conforto, economia e até mesmo bem está, sabendo que a iluminância tem que ser medida no campo de trabalho para que haja exatidão nos dados e assim saber se no local à quantidade mínima exigida. 
	TABELA 1 – ÍNDICES DE ILUMINÂNCIA POR AMBIENTE.
Fonte: NBR5413, 1992.
Foi analisado o sistema de iluminância de dois laboratórios de física para saber se seria possível realizar a atualização do método de retrofit nesses locais, visto que a metodologia não deve se limitar somente a troca das lâmpadas, mas um mapeamento luminotécnico, como: a questão de quantidade de lâmpadas, quanto ao tipo, watts, cor das paredes, posicionamento e tipo de luminária. Todo esse mapeamento foi realizado, tornando-se indispensável para que fosse possível realizar a coleta dos dados de Luminotécnica.
Lâmpadas de LED são um dos tipos mais variados de lâmpadas disponíveis no mercado e que é a mais nova aposta do setor de construção verde como forma de diminuir gastos com energia elétrica e preservar o meio ambiente. Um dos principais fatores a avaliar na hora de optar pela instalação de luzes LED em casa ou em estabelecimentos comerciais, assim como em indústrias, é a potência da lâmpada LED. Potência é a medida da energia elétrica.
 Quanto mais watts de eletricidade a lâmpada gera, mais potência tem. Isto é importante porque quanto mais potência tem uma lâmpada, mais caro fica o custo de energia elétrica. O motivo que levou as lâmpadas a serem diferentes é simplesmente o fato de que as luzes LED são muito mais eficientes, utilizando muito menos energia, mas ainda sim capazes de fornecer a iluminação necessária, mesmo em ambientes maiores. 
Também é válido estar ciente de que o nível de brilho alcançado por cada watt ajuda a identificar a eficiência de uma lâmpada. Assim, quanto mais brilho por watt, mais eficiente é uma lâmpada. No caso das lâmpadas de Led elas produzem cerca de 80% de economia de energia, são bem resistentes e o seu período de vida útil é mais intenso, mantendo assim um bom custo benefício mais em conta com relação às lâmpadas tradicionais.
FIGURA 1 – LÂMPADAS DE LED UTILIZADAS NA UNIDADE.
Fonte: Autor,(2018).
Já as lâmpadas fluorescentes utilizam uma descarga elétrica através de um gás para produzir energia luminosa. Consiste basicamente de um bulbo cilíndrico de vidro, tendo suas extremidades eletrodos metálicos de tungstênio (catodos), por onde circula corrente elétrica. Em seu interior existe vapor de mercúrio ou argônio a baixa pressão, e as paredes internas do tubo são pintadas com material fluorescentes, conhecidos por cristais de fósforo. Podem possuir reator e base já incorporados aos tubos fluorescentes ou não incorporados; nesse caso é necessário o uso de equipamentos auxiliares de partida separados da lâmpada. O tempo de vida útil é de aproximadamente 10.000 horas. Sendo que este tipo de lâmpada contém mercúrio que é altamente prejudicial à saúde humana e para o meio ambiente, e mesmo assim ele não está sozinho, sabemos também que o chumbo está presente e isso acaba fazendo com que este tipo de lâmpada seja causadora de gases prejudiciais. 
FIGURA 2 – LÂMPADAS UTILIZADAS ANTES DA IMPLANTAÇÃO DO MODELO RETROFIT
Fonte: Autor, Faculdade estacio São Luís, 2018.
As luminárias não servem apenas para fixar as lâmpadas pelo contrário ela tem um papel muito importante que é intensificar e focar o índice de iluminância das lâmpadas, dependendo do modelo e do tipo de material que sua luminária for, há uma refletância de até 40% e com isso podemos dizer que essa é mais uma ferramenta que ajuda na hora de fazer um retrofit. 
Com os dados obtidos pode-se realizar o cálculo de consumo de energia em kWh/mês através da (EQ. 1), no qual é referente ao total de lâmpadas instaladas no local.
				 (1)
Onde:
Ql: Quantidade de lâmpadas;
pw: Potência das lâmpadas em Watt;
Hd: Horas de funcionamento dia;
Qd: Quantidade de dias.
TABELA 1 – CONSUMO DE ENERGIA EM KWH/MÊS ANTES E DEPOIS DA APLICAÇÃO DO MODELO RETROFIT.
	Local
	Quantidade de lâmpadas
	Potencia das lâmpadas
	Funcionamento por dia
	Quantidade de dias
	Consumo
kWh/mês
	Laboratório de eletricidade aplicada, lâmpadas de Led.
	18
	18 watts
	2.6 h 
	20 Dias
	16, 848
	Laboratório de eletricidade aplicada, lâmpadas de fluorescente.
	18
	40 watts
	2.6 h
	20 Dias
	37,44
Fonte: autor, 2018.
Como mostra à tabela 1, é notável adiferença de consumo de energia em kWh/mês, gerando assim uma grande vantagem na parte econômica, ou seja, consumindo menos energia.
Um dos métodos mais utilizado para sistemas de iluminação é o método dos Lumens, onde consiste em determinar a quantidade de fluxo luminoso (lumens) necessário para determinado recinto baseado no tipo de atividade desenvolvida, cores das paredes e teto e do tipo de lâmpada-luminária escolhidos.
A maneira de efetivar este método é utilizando a fórmula abaixo (EQ. 2):
 						(2)
Onde:
Φ: fluxo luminoso em lumens; 
E: iluminância ou nível de iluminamento em lux;
S: área do recinto em m²; 
µ: coeficiente de utilização;
d: fator ou coeficiente de depreciação.
Com isso foi possível observar a diferença de iluminância nos laboratórios, sendo assim pode-se analisar o modelo no qual as lâmpadas estão posicionadas para que as salas possibilitem um conforto Luminotécnica aos usuários do ambiente.
Analisando as medidas, com isso criou-se um modelo de retrofit que se baseia na mudança da posição das lâmpadas, ajustando-as para uma melhor colocação para que assim estas lâmpadas possam realizar sua eficácia máxima, fornecendo melhor nível de lux e possivelmente com a quantidade de lâmpadas reduzida ou ampliada dependendo da necessidade do laboratório.
2 OBJETIVOS 
2.1 OBJETIVOS GERAIS
O objetivo deste trabalho é aprimorar um método para a análise técnica e econômica para a atualização do retrofit em meio de iluminação dos laboratórios da instituição. 
 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Aplica-se o método de retrofit nos laboratórios para que haja melhor conforto de iluminância para alunos e professores e assim reduzir o consumo de energia da unidade, com isso pode-se gerar economia energética e ajudar a preservação do meio ambiente e avaliar a possibilidade de aproveitamento de iluminação natural nos laboratórios.
3 METODOLOGIA
Para garantir que todos os dados necessários fossem coletados, bem como servir de guia, um checklist foi utilizando um programa. Foi montado um esboço das salas destacando o posicionamento das janelas, divisórias e luminárias, bem como a forma de acionamento destas. Os dados coletados foram analisados apenas como iluminação artificial devido à falta de iluminação natural nos ambientes citados, com isso a coleta dos dados poderia ser em qualquer horário que a variação seria pouca, em ambos os laboratórios foram realizadas cinco medidas por bancada para que assim fosse possível tirar uma média de lux por bancada e por toda a sala como mostram as imagens abaixo
Para este projeto, foi escolhido o Luxímetro Digital Modelo LD-209, da Instrutherm, que atende as exigências da norma. As temperaturas para a realização da coleta devem estar sempre que possível entre 15 e 50 °C. Nesta pesquisa foi utilizado o Luxímetro Digital Modelo VICTOR 1010A, da Skill-tec, como mostra a figura 3, o equipamento se encontra dentro das exigências da norma, no qual foi colocado nos pontos mostrados nas figuras 4 e 5.
FIGURA 3 - LUXÍMETRO DIGITAL MODELO VICTOR 1010A
Fonte: autor, 2018.
FIGURA 4 - ESQUEMA DE COLETA DE DADOS DA LUMINÂNCIA DO LABORATÓRIO DE ELETRICIDADE APLICADA.
Fonte: elaborado pelo autor, 2018.
FIGURA 5 – ESQUEMA DE COLETA DE DADOS DA LUMINÂNCIA DO LABORATÓRIO DE FÍSICA TEÓRICA EXPERIMENTAL I.
Fonte: autor, 2018.
Com os pontos definidos foi possível realizar uma coleta com mais exatidão e precisão, e assim pode-se tirar uma média de lux por bancada e por toda a sala, como é possível observar as salas não contém um padrão de tamanho ou quantidade de lâmpadas, com isso analisou-se que houve uma grande variação nos valores dos luxes obtidos.
As coletas dos dados de iluminância foram realizadas nos meses de fevereiro e março de 2018 no período noturno. Nos laboratórios da instituição com o intuito de melhorar o sistema atual de iluminação, no laboratório de eletricidade aplicada, os níveis de iluminância máximos obtidos foram de 501,6 lux na altura de 1.10m, já os valores mínimos atingidos foram respectivamente de 385,8 lux. Analisando a figura abaixo, é possível verificar o posicionamento das bancadas. Identificou-se que os parâmetros obtidos encontram-se dentro dos limites da norma da NBR 5413.
Como é possivel observar na figura 6, existe uma grande variação de iluminação em cima das bancas devido ao possicionamento da mesma, sendo que algumas recebem grande quantidade de iluminância e outras nem tanto.
FIGURA 6 - POSIÇÕES DAS LÂMPADAS E ÍNDICE DE LUX.
Fonte: autor, 2018.
FIGURA 7 – POSIÇÕES DAS BANCADAS EM RELAÇÃO AOS ÍNDICES DE ILUMINAÇÃO.
Fonte: autor, 2018.
Já no laboratório de física teórica e experimental I, os níveis de iluminância máximos obtidos foram de 241,6 lux na altura de 1.10m, já os valores mínimos atingidos foram de 229,3 lux. Na figura 8 nota-se posicionamento das bancadas em relação as luminárias, e os parâmetros identificados estão abaixo do limite mínimo.
FIGURA 8 - POSIÇÕES DAS LÂMPADAS E ÍNDICE DE LUX
Fonte: autor.
FIGURA 9 - POSICIONAMENTO DAS BANCADAS EM RELAÇÃO AS LUMINÁRIAS.
Fonte: autor.
Observamos que o índice de iluminância do laboratório de física teórica e experimental I, é ainda maior, pode-se observar que em muitos pontos o índice está abaixo do padrão e em outros estão no mínimo exigido. 
4 ANÁLISE E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS
Por meio da análise de todos os dados obtidos foi possível projetar uma atualização do modelo retrofit da unidade, onde deverão ocorrer mudanças nos posicionamentos das lâmpadas, bancadas, luminárias e se necessário diminuir ou aumentar a quantidade das mesmas. Sendo até mesmo possível realizar um projeto utilizando a luminância artificial.
5 CONCLUSÕES
Na pesquisa realizada a busca pela eficiência energética dos sistemas de iluminação e o melhor conforto luminotécnico das dependências dos laboratórios motivaram todo o andamento do projeto. 
Considerando o fato dos laboratórios não apresentarem um padrão de tamanho, e totalmente factível os ajustes nas posições e nas quantidades de lâmpadas se necessário para que assim todos os laboratórios possam ter um padrão de iluminância/Luminância e mantendo o conforto aos usuários do local. 
Isso demonstra que a metodologia retrofit proposto, somente a troca das lâmpadas, necessita de um estudo de todos os pontos da metodologia para buscar uma melhor eficiência luminotécnica e assim uma boa relação custo-benefício. 
Portanto, a metodologia retrofit é uma boa alternativa para suprir a necessidade Luminotécnica, como também contribuir com o meio ambiente, possibilitando um consumo consciente da energia, os resultados obtidos foram de análises feitas somente em dois laboratórios da instituição.
6 REFERÊNCIAS
[1] Carvalho, Thiago 2012. Análise econômica da substituição de lâmpadas fluorescentes por tecnologia Led em uma empresa de manutenção de máquinas, 
 xxxii encontro nacional de engenharia de produção, Bento Gonçalves, RS, Brasil. 
[2] Moraes, Cícero 2011, Custo benefício: lâmpadas Led x fluorescente x incandescente, technoeng, Ponta Grossa, Paraná, Brasil.
[3] NBR 5413, ARB 1992.
[4] Oliveira, Bárbara 2016, Proposta de retrofit para o sistema de
Iluminação de uma Edificação Pública Federal, Londrina, Paraná, Brasil.
[5] Calcular o consumo de energia elétrica, Disponível em< http://www.eficienciamaxima.com.br/como-calcular-o-consumo-de-energia-eletrica/> acesso em 08/04/2018.
I Encontro Estadual de Engenharia e Agronomia – EEEA 2018
CREAjr - MA