Utilização de lâmpadas LED: vantagens para a gestão da manutenção que não apenas a eficiência energética

Utilização de lâmpadas LED, os benefícios além do óbvio: vantagens para a gestão da manutenção que não apenas a eficiência energética

RESUMO

Este trabalho tem como objetivo apresentar os benefícios da substituição de lâmpadas convencionais fluorescentes por lâmpadas LED, que vão além da redução de custo com energia elétrica. A lâmpada LED, que possui tecnologia semelhante à de chips de computadores, é mais eficiente na emissão de lux e possui uma vida útil dez vezes maior do que as lâmpadas convencionais, diminuindo a necessidade de troca pela Manutenção. Além disso, o LED não possui infravermelho no seu feixe luminoso, resultando na não dissipação de calor para o ambiente, que porventura melhora a situação ergonômica dos profissionais no recinto. O resultado dessa proposta envolve tanto o âmbito da sustentabilidade quanto da gerência da manutenção, com benefícios tais como: significativo ganho de horas de técnicos, redução de backlog, redução de custos com manutenção, redução da probabilidade de acidentes por trabalho em altura e diminuição de resíduos não recicláveis. A utilização do LED se torna mais vantajoso não apenas pelo benefício direto que é a redução no consumo de energia elétrica e sim pelos benefícios indiretos que após esse trabalho devem ser mensurados.

1. INTRODUÇÃO

A iluminação é algo fundamental para os hábitos da humanidade, seja ela natural ou artificial. A primeira fonte de luz artificial criada pelo homem foi o fogo, ainda na Era Pré-Histórica. Antes desse período o trabalho e as atividades humanas eram restritas a luz solar. Posteriormente, no período do Império Romano, a evolução das fontes de iluminação era unicamente por queima, como as lâmpadas a óleo e parafinas (Dalla Costa, 2004). No século XVIII, pesquisas comprovam o uso de energia elétrica para a geração de luz, através de uma máquina de descarga incandescente em um vácuo imperfeito. E, em 1879, foi desenvolvida por Thomas Edson nos Estados Unidos, a
primeira lâmpada comercial que emite luz através de aquecimento de um filamento de carbono (Harris, 1993).

Através dessas novas descobertas, o ser humano ampliou o seu período produtivo e aumentou seu tempo de lazer durante a noite, o que influenciou um maior desenvolvimento econômico, cultural e científico (Costa, 2005). Seja para proporcionar segurança, conforto ou estimulo a atividade física, a iluminação artificial está em todos os locais, tanto em ambientes internos como residências até parques e rodoviárias. Como lâmpadas populares no último século estão:

Incandescentes: Com um filamento de tungstênio interno em um bulbo de vidro, produz luz agradável e com rendimento baixíssimo – somente 5% de energia elétrica é transformada em luz, os outros 95% são dissipados em forma de calor.

Fluorescentes: Em um tubo de vidro com gases inertes e uma pequena quantidade de mercúrio, a luz é emitida no momento em que o fósforo presente nas paredes entra em contato com a radiação UV produzida pelo mercúrio após uma descarga elétrica. Ela é uma lâmpada econômica, chegando a economizar cerca de 80% de energia elétrica em relação as lâmpadas incandescentes, podendo chegar a vida mediana de 10 mil horas.

No início dos anos 60, surgiram os Diodos Emissores de Luz (LED). O LED é um dispositivo semicondutor que tem como princípio de funcionamento a eletroluminescência, emitindo luz através da combinação de elétrons e lacunas em um material sólido.

2. LED

No início dos anos 60, surgiram os Diodos Emissores de Luz (Light Emitting Diode, LED). O LED é um dispositivo semicondutor com princípio de funcionamento a eletroluminescência, emitindo luz através da combinação de elétrons e lacunas de um material sólido (Sá Junior, 2007) Atualmente, estes dispositivos apresentam maior eficácia luminosa agregada á longa vida útil comparados às lâmpadas fluorescentes (Cervi, 2005).

Além disso, o índice de reprodução de cores e a temperatura de cor são satisfatórios para o uso em iluminação de interiores. Os LEDs normalmente são alimentados em corrente contínua, possuem tensão de condução baixa, e não necessitam de ignição, diferente das lâmpadas fluorescentes.

2.1. FUNCIONAMENTO

O LED é composto por dois materiais distintos formando uma junção P-N, como acontece em alguns dispositivos semicondutores. Nesta junção, o lado P contém essencialmente lacunas (ou falta de elétrons) enquanto o lado N contém essencialmente cargas negativas (excesso de elétrons). Quando polarizado diretamente, os elétrons e lacunas se movimentam em direção ao mesmo ponto, assim resulta a emissão de fótons (Bullough, 2003).

Figura 1: Funcionamento do LED

A utilização de LEDs em sistemas de iluminação de emergência torna-se um atrativo devido a sua alta eficácia luminosa (100lm/w) (OSRAM, 2007), o qual permite a utilização de baterias pequenas e/ou uma maior autonomia do sistema, além disso apresentam peso e tamanho reduzido, possibilitando a aplicação em sistemas de iluminação compactos (Oliveira, 2007). Outra grande vantagem destes dispositivos é a sua elevada vida útil (50.000 horas), que é consideravelmente superior a das lâmpadas fluorescentes (8.000 horas) (OSRAM, 2007).

3. DECISÃO DO INVESTIMENTO

A aplicação das lâmpadas LED nesta indústria química foi dividida em etapas, primeiro nas plantas de produção e em seguida nas salas do setor administrativo. A principal necessidade levantada foi em ordem:

1º Segurança das Manutenções;
2º Custos (devido ao baixo consumo).

É estranho pensar nessa ordem, mas nesse case particularmente foi levantado diversas vezes a necessidade de reduzir a substituição/manutenção das lâmpadas, pois sempre existia o risco devido a 90% das trocas das lâmpadas serem realizadas com trabalho em altura, acima dos 4 metros, como em nossa planta existem aproximadamente 1000 luminárias a frequência de substituição/manutenção da lâmpadas era muito alta.

Se compararmos a vida útil de uma lâmpada fluorescente tubular que chega até 7000h com uma lâmpada LED que pode chegar até 50000h, isso nos indica que basicamente que uma lâmpada LED tubular dura aproximadamente 6 vezes mais que uma lâmpada fluorescente.

Sendo assim, o fator decisivo para substituição das lâmpadas tubulares fluorescentes por LED foi o item SEGURANÇA DAS MANUTENÇÕES, porém é fator que em termos financeiros há uma vantagem clara se comparadas.

Os resultados em relação a segurança foram fantásticos, após 18 meses nenhuma lâmpada LED tubular apresentou falha, ou seja, não havendo necessidade de realizar nenhuma atividade de risco em altura para a substituição/manutenção.

3. RETORNO FINANCEIRO

Em relação ao retorno financeiro, o investimento ficou em torno de R$100.000,00 para um PAYBACK de 6 meses, isso significou uma redução média em 5% na conta de energia elétrica, trazendo um saving em torno de R$50.000,00 já no primeiro ano.

Ainda dentro das vantagens do ponto de vista financeiro, podemos citar os resíduos das lâmpadas fluorescentes tinham um custo anual em torno de R$5000,00 para a sua correta destinação, mas para o caso do LED não ocorre essa necessidade pois as mesmas podem ser descartadas em um lixo comum.

Outra vantagem econômica, é que agora há somente 1 item no estoque que é a lâmpada LED, porém antes tínhamos em estoque lâmpada fluorescente assim como o reator. Vale lembrar que devido a substituição/manutenção das lâmpadas LED não ocorrer precisamos ter um número bem reduzido de lâmpadas para spare parts no estoque do almoxarifado, logo reduzindo o working capital.

4. DEMAIS BENEFÍCIOS

A iluminação LED possui outros benefícios além da segurança e financeiro, pois apresenta um ganho médio em torno de 20% na luminosidade e de certa forma além de deixar o ambiente aparentemente mais claro, para o ambiente de forma geral é uma iluminação que “cansa” menos.

Aferição: Luxímetro diretamente sob a luminária e posicionado a 0,80m do solo

Outro benefício que foi verificado, e que é pouco evidenciado, foi em relação ao calor que é quase zero emitido pela lâmpada LED, que não proporciona o rápido envelhecimento da luminária, logo proporcionando uma via útil maior para a luminária. Também em relação ao calor emitido, é em relação a melhor eficiência dos condicionadores de ar pois com a ausência de calor das lâmpadas LED proporciona uma pequena economia no consumo de energia elétrica.

5. CONCLUSÃO

Podemos concluir após esse case que as vantagens do uso das luminárias LED vão  muito além da redução do consumo de energia elétrica, o fator segurança foi fundamental na decisão do investimento, pois em uma fábrica que possui mais de 2000 unidades de lâmpadas, todos os dias há a necessidade de substituição/manutenção de lâmpadas, reatores ou mesmo luminárias, pois a necessidade de troca tem que ocorrer pois há um risco na atividade laboral caso haja uma ineficiência na iluminação. Porém vale lembrar e ter o cuidado em adquirir uma lâmpada com garantia de fábrica acima dos 3 anos pois menor que isso todas essas vantagem não ocorrerão.

6. BIBLIOGRAFIA

• BULLOUGH, J.D. Lighting answers: LED lighting Systems. National Lighting Product Information Program, Lighting Research Center, Rensselaer Polytechnic Institute. Vol. 7, Issue 3, 2003.
• CERVI, M. Rede de iluminação semicondutora para aplicação automotiva. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) – Universidade Federal de Santa Maria, 2005.
• COSTA, G. J. C. da. Iluminação econômica: cálculo e avaliação. EDIPUCRS, 2005, 561p.
• DALLA COSTA, M. A. Reator eletrônico auto-oscilante com alto fator de potência para alimentação de quatro lâmpadas fluorescentes independentes. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) – Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, 2004.
• HARRIS, J. B. Electric lamps, past and presente. IEE Engineering Science and Education Journal, p. 161-170, Agosto 1993.
• OLIVEIRA, A. A. M. Sistema de iluminação distribuída utilizando LED’s acionados por dois conversores Flyback integrados. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) – Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, 2007.
• SÁ JUNIOR, E. M. Estudo de novas estruturas de reatores eletrônicos para LEDs de iluminação. Exame de Qualificação (Doutorado em Engenharia Elétrica) – Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2007.

Sobre os Autores:

José de Lima Castro Neto. (Coordenador de Manutenção & Engenharia na Nufarm) é cearense, tem 38 anos, atua na área de Manutenção & Engenharia há mais de 16 anos.

Antonio do Vale Guerreiro Neto, (Estagiário de Manutenção & Engenharia na Nufarm) é cearense, tem 23 anos e é graduando de Engenharia de Controle e Automação na Universidade de Fortaleza.

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