Eficientização do Sistema de Iluminação das
instalações do TCA com aplicação de LED
Virginia Forte V. Galvão, Ana Christina R. Mascarenhas e Lidice Araújo M. de Carvalho
Resumo
O projeto de eficientização do Teatro Castro Alves (TCA), maior casa de espetáculos da capital baiana, foi marcado pelo
pioneirismo na instalação de uma nova tecnologia em iluminação de monumentos em Salvador, Diodo Emissor de Luz (Light
Emitter Diode - LED) de vida útil longa e alto rendimento luminoso (lm/W). O novo sistema de iluminação da fachada permite a produção de efeitos de iluminação dinâmica que valorizam as características arquitetônicas modernistas da edificação.
Na área interna os equipamentos de iluminação de baixo rendimento foram substituídos por outros mais eficientes, respeitando a arquitetura e finalidade dos ambientes. O projeto resultou na valorização da edificação que é símbolo da arquitetura
modernista em Salvador, além de proporcionar redução da ordem de 43%, no consumo do sistema de iluminação contemplado, visto que a iluminação cênica dos palcos foi mantida.
Palavras-Chave
Eficiência, iluminação, LED.
1.
INTRODUÇÃO
O desenvolvimento deste projeto teve como objetivos a identificação de ações de eficientização energética
com a elaboração de um diagnóstico energético e a implementação da substituição do sistema de iluminação interna e externa do Teatro Castro Alves (TCA) em Salvador na Bahia.
Inicialmente foi realizado um levantamento do potencial de economia de energia, a partir do conhecimento detalhado dos pontos de desperdício de energia elétrica no TCA, determinando as soluções que, econômica e tecnicamente, melhor se aplicavam para reduzir o consumo e a demanda de energia. Com este fim, foram propostas
medidas de eficiência energética no sistemas de iluminação e desenvolvido Projeto Executivo para implementação das ações consideradas viáveis na Relação Custo Benefício – RCB.
Para iluminação interna foram analisadas medidas para redução do consumo de energia, avaliando a quantidade de lux que cada ambiente necessita, levando em consideração o tipo de atividade desenvolvida no ambiente de
acordo com os índices de iluminância médios recomendados pela Norma NBR 5413.
Na área externa, o desafio era minimizar o consumo de energia e enfatizar a arquitetura de importância histórica para cidade, o que culminou no diferencial deste projeto: a execução de um novo sistema de iluminação da
área externa e fachada. A iluminação da fachada e pilares é bastante inovadora com uso de LED em substituição
aos refletores compostos por equipamentos ineficientes, este pioneirismo tecnológico acabou por configurar a
eficientização do sistema de iluminação do Teatro como um Projeto Piloto dentro do Programa de Eficiência
Energética (PEE) da ANEEL.
A concessionária elaborou o diagnóstico energético, forneceu os equipamentos e mão de obra necessária para
implantação das medidas de eficiência energética.
A metodologia de Medição e Verificação (M&V) seguiu o Protocolo Internacional de Medição e Verificação
(PIMVP), aplicada a opção A – Isolamento de comissionamento parcialmente mensurado. Para sua implementação foi medida a potência instantânea de uma amostra dos equipamentos elétricos antes e após a substituição do
sistema de iluminação.
O projeto se estendeu por aproximadamente 18 meses, de maio de 2009 a dezembro de 2010. No primeiro semestre foram desenvolvidos levantamentos, estudos, simulações e análises, no segundo semestre as obras das
áreas internas da edificação e por fim os sistemas de iluminação de fachadas e jardins.
Este trabalho foi desenvolvido no âmbito do Programa de Eficiência Energética regulado pela ANEEL e consta dos Anais do II Seminário de Eficiência Energética no Setor Elétrico (II SEENEL), realizado em Fortaleza/CE, no período de 17 a 19 de agosto de 2011.
Virginia Forte, Lidice Carvalho e Ana Mascarenhas trabalham em empresas do grupo Neoenergia (e-mails:[email protected]; [email protected]; [email protected]).
Tabela I. Quadro resumo do projeto de EE.
Título do projeto
Concessionária
Cliente
Valor investido
Modalidade
Tipo
Quadro resumo do projeto
Eficientização das Instalações do Teatro castro Alves/BA
Companhia de Eletricidade do estado da Bahia - COELBA
Teatro Castro Alves
R$ 370.381,14
Projeto realizado com recursos não reembolsáveis, mediante convênio celebrado entre a
Coelba e a Fundação Cultural do Estado da Bahia (FUNCEB).
Poder Público (Projeto Piloto)
Entre os resultados alcançados estão as economias de 61 kW de demanda de potência, 108 MWh/ano de consumo de energia e a divulgação da tecnologia LED no estado da Bahia para iluminação de fachadas de edificações representativas, normalmente compostas por sistemas altamente consumidores.
2.
ELABORAÇÃO DO TRABALHO
O projeto de eficientização das instalações do TCA compõe o Programa de Eficiência Energética da Coelba,
regulamentado pela ANEEL e todo o recurso aplicado foi proveniente do 0,5% da Receita Operacional Líquida
ROL desta distribuidora.
O trabalho foi desenvolvido em uma edificação que é símbolo da arquitetura moderna em Salvador. O TCA
tem mais de 40 anos, apresenta um ousado desenho arquitetônico, está construído em frente a uma das principais
praças da cidade, o Campo Grande e é a maior casa de espetáculos da capital baiana, a sala principal possui capacidade de abrigar 1554 pessoas e a sala do Coro, que prioriza apresentação de grupos de teatro locais, com
capacidade para 201.
A Coelba selecionou esta unidade para participar do PEE com base no interesse demonstrado em reduzir as
despesas com energia elétrica e no grande potencial de conservação de energia observado nas instalações da edificação.
2.1. ESCOPO DO PROJETO
Inicialmente foi desenvolvido o levantamento de dados, a análise das informações dos sistemas e hábitos de utilização e propostas oportunidades de economia de energia. Com base neste material foi desenvolvida a avaliação técnico-econômica de cada uma das medidas recomendadas segundo o Manual da ANEEL para elaboração
de programas de eficiência energética.
Foi constatado o potencial de economia com a substituição do sistema de iluminação do teatro. Por se tratar de
uma edificação do Poder Público de valor histórico e arquitetônico, foi firmado um convênio com a Fundação
Cultural do Estado da Bahia – FUNCEB, e todas as ações foram aprovadas pela diretoria do teatro.
Para melhor entendimento das medidas adotadas para otimização dos recursos energéticos nesta unidade, será
feita uma descrição dos ambientes mais significativos, equipamentos substituídos e tabelas com dados de economia extraídos da metodologia de M&V1 aplicada ao projeto.
Terraço
A construção é dividida em dois blocos independentes, interligados por uma rampa. O volume maior abriga a
casa de espetáculos, e o menor, a entrada principal com área de exposição, recepção e foyer. O terraço fica na
cobertura desta edificação e mesmo sendo descoberto, o local abriga variados eventos. A iluminação anterior era
composta por lâmpadas mistas de 500W e vapor de Sódio de 400W. As lâmpadas mistas apresentam baixo rendimento (26lm/W) e as de sódio, apesar da alta eficiência, possuem baixo Índice de Reprodução de Cor (IRC) e
não são adequadas para iluminação decorativa. Além disso, os refletores estavam fixados no beiral da fachada
frontal da edificação principal (Figura I).
O local foi balizado com 18 luminárias de 40 cm de altura compostos por lâmpadas fluorescentes compactas
de 15W, amarelas (2700K), que permitem a distribuição homogenia da luz, sem ofuscar os usuários do ambiente. A aplicação da iluminação junto ao parapeito que contorna todo o espaço a baixa altura evita contraste com a
iluminação da fachada principal, como pode ser observado na Figura II.
Figura I – Terraço antes (refletores 500W)
Figura II – Terraço depois (balizadores 15W)
Tabela II. Economia do Terraço
Ambiente
Terraço
Antes
Depois
3 Vapor Sódio 400W
8 Fluorescente compacta 15W
5 Mista 500W
10 Fluorescente compacta 15W
Sub Total
Redução
Consumo
(MWh/ano)
2,410
5,020
7,430
Redução
Demanda
Ponta (kW)
1,11
2,32
3,430
Fachadas
Antes do projeto elaborado em parceria com a empresa de consultoria Atelier Lumiere, as fachadas do teatro
não recebiam iluminação de destaque. Refletores de lâmpadas mistas, sendo seis de 250W e dez de 500W, espalhadas pelos jardins e cobertura eram responsáveis pela luminosidade disforme percebida nas fachadas, além da
contribuição da própria iluminação pública. A fim de dar destaque à fachada frontal da edificação, inclinada, o
projeto de iluminação previu a instalação de 8 refletores em LED2 (Light Emitter Diode - LED) COLOR REACH
da Philips de luz colorida. Estes equipamentos têm características apropriadas para aplicação em grandes superfícies, apresentam potência nominal de 300W e facho de 60°. Eles foram distribuídos nos jardins laterais a rampa
que liga as duas edificações, de forma a não ofuscar os transeuntes e banhar de luz colorida a laje inclinada.
Os pilares em formato de “V”, marcantes na edificação já eram iluminados por seis refletores embutidos no piso com lâmpadas mistas de 250W, foram substituídos por refletores em LED na cor branca de 50W/27°. A diversificação das cores proporcionou um destaque criado pela iluminação branca estrutura em contraste com a iluminação colorida da laje inclinada.
Figura III – Iluminação com LED
Figura IV – Iluminação com LED
Figura V – Executivo dos projetores LED COLORREACH 300W
1
As medições de potência foram executadas pela Neoluz, empresa contratada pela Coelba.Equipamento utilizado: Analizador de energia
RE 6000 (EMBRASUL). Demais dados, como horas de funcionamento e hábitos de utilização, foram estimados, baseados em entrevistas e
levantamentos no local.
2 A tecnologia LED é bastante recente no campo das fontes de luz artificiais. Sua aplicação no segmento da iluminação arquitetônica
vem sendo apontada como tendência, pois oferece inúmeras vantagens, como versatilidade na iluminação, vida útil longa e alto rendimento
luminoso (lm/W). A aplicação de LED nas extensas fachadas do teatro foi possível graças ao desenvolvimento recente de refletores em LED
com alta luminosidade, bom desempenho em longas distâncias e de programadores com controle individual de pontos.
A luz cênica emitida pelos projetores em LED é controlada pelo IPLAYER, equipamento que tem capacidade
de receber inúmeras programações com variação das cores, fluxo luminoso e temperatura de cor. Estes equipamentos, ligados a um sistema de progressão de cores RGB (sigla em inglês para vermelho, verde e azul), ganharam programações pré-definidas, que passaram a acompanhar a agenda cultural da casa.
Tabela III. Economia das Fachadas
Ambiente
Antes
Depois
10 Mista 500W
6 Mista 250W
Fachadas
8 LED 300W
8 LED 50W
Sub Total
Redução
Consumo
(MWh/ano)
8,750
2,900
11,650
Redução
Demanda
Ponta (kW)
4,05
1,34
5,390
Jardim
As edificações do teatro são envolvidas por áreas de jardim com espécies arbustivas, que eram iluminadas por
lâmpadas incandescentes e halógenas, tecnologia bastante ineficiente, pois transforma mais energia em calor
(80%) do que em luminosidade. Estes equipamentos foram substituídos por refletores embutidos com Índice de
Proteção (IP) 67, próprios para suportar peso e intempéries da área externa, de facho limitado eles criam colunas
luminosas nos troncos e copas das palmeiras e outras espécies arbustivas.
Figura VI – Iluminação Vapor Metálico 35W
Tabela IV. Economia do Jardim
Ambiente
Antes
Depois
7 Halógena Palito 150W
10 Vapor de Metálico 35W
16 Incandescente 60W
10 Vapor de Metálico 35W
Sub Total
Jardim
Redução
Consumo
(MWh/ano)
1,990
1,780
3,770
Redução
Demanda
Ponta (kW)
0,69
0,62
1,310
Foyer e Cafeteria
Na varanda e área da bilheteria, 30 luminárias em forma de globo foram reaproveitadas, apesar de o difusor
leitoso reduzir a luminosidade da lâmpada, este equipamento tem importância decorativa para arquitetura da edificação. Internamente as lâmpadas de 60W foram substituídas por fluorescentes compactas de15W.
Na área central do foyer são montadas exposições periódicas. Para iluminação deste ambiente existiam trilhos
com spots direcionáveis de bocal E27 e lâmpadas halógenas de 100W e incandescentes de 40W. Os trilhos foram
mantidos para aplicação de 72 lâmpadas MASTERLED de 7W, com facho de 25°.
No café situado na mesma edificação lâmpadas incandescentes embutidas no forro de gesso foram substituídas por fluorescentes compactas de 11W em formato clássico, que imitam as incandescentes leitosas.
Tabela V. Economia do Foyer e Cafeteria
Ambiente
Foyer
Cafeteria/
Bilheteria
Antes
10 Halógena 100W
52 Incandescente 40W
Sub Total
63 Incandescente 40W
4 Incandescente 60W
5 Incandescente 60W
Sub Total
Depois
22 LED 7W
52 LED 7W
63 Fluorescente Pera 11W
5 Fluorescente 11W
5 Fluorescente compacta 15W
Redução
Consumo
(MWh/ano)
1,220
2,650
3,870
3,860
0,470
0,190
4,520
Redução
Demanda
Ponta (kW)
0,85
1,84
2,690
2,01
0,22
0,9
3,130
Sala de Espetáculos
A sala principal do teatro tem iluminação controlada por “dimmer”, muito usual em salas com platéia. Estes
circuitos podem ser controlados em sua intensidade luminosa. Poucos fabricantes têm tecnologias de lâmpadas de
descarga, seja de alta ou baixa pressão, com reatores que permitam esta variação. Por isso, optou-se em manter a
tipologia das lâmpadas, porém foram aplicadas as halógenas Energy Saver da OSRAM, que possuem mesmo
fluxo luminoso com redução de 30% da potência nominal e têm o dobro da vida útil das halógenas comuns. Desta forma, foi possível substituir lâmpadas de 100W por 65W, mantendo a característica de “céu estrelado” do
teatro, priorizando a eficiência energética.
Figura VII – Iluminação com “dimmer” da platéia
Em cima da área do palco, em mezaninos laterais e no forro, existiam 76 lâmpadas mistas de 160W e 250W,
acionados para manutenção dos refletores da iluminação dos cenários. Estas lâmpadas foram substituídas por
fluorescentes compactas de alta potência, 45W e 65W. Isto só foi possível porque as luminárias abertas trocam
calor com o ambiente, pois quando aplicadas em luminárias fechadas estas lâmpadas têm redução significativa da
vida útil.
Tabela VI. Economia da Sala de espetáculos
Ambiente
Sala de
Espetáculos
Antes
Depois
Redução
Consumo
(MWh/ano)
Redução
Demanda
Ponta (kW)
299 Halógena 100W
294 Halógena 65W ES
11,680
16,22
29 Mista 160W
13 Fluorescente compacta 45W
10,830
4,21
47 Mista 250W
46 Fluorescente compacta 65W
1,190
23,700
0
20,430
Sub Total
Área administrativa
A edificação do teatro comporta grande área de atividade administrativa, que funciona em horário comercial
(das 8 às 18 horas), diferente dos ambientes supracitados que são acionados prioritariamente à noite.
Constituído basicamente por lâmpadas fluorescentes tubulares de 40W e reatores eletromagnéticos (perda
14,5W), estes espaços sofreram retrofit, lâmpadas foram substituídas por tubulares de 32W e reatores, por eletrônicos (perda 2W), mantendo-se as luminárias.
Tabela VII. Economia da Área Administrativa
Ambiente
Aárea
Administrativa
3.
Antes
12 Fluor. Tubulares 20W
1880 Fluor. Tubulares 40W
3 Incandescente 40W
6 Incandescente 40W
122 Incandescente 60W
6 Incandescente 100W
Sub Total
Depois
12 Fluor. Tubulares 16W
1880 Fluor. Tubulares 32W
4 Fluor. Compacta 23W
6 Fluor. Compac. 15W
117 Fluor. Compac. 15W
6 Fluor. Compacta 23W
Redução
Consumo
(MWh/ano)
0,050
38,500
0,100
0,080
8,220
1,330
48,280
Redução
Demanda
Ponta (kW)
0,09
17,87
0,03
0
4,65
0,46
23,100
CONCLUSÕES
A finalidade de um projeto piloto é avaliar a nova tecnologia quanto à empregabilidade e viabilidade econômica. Os equipamentos em LED mostraram-se altamente eficientes. Sob a regulamentação da ANEEL, o projeto
seria viável mesmo não sendo considerado piloto, pois apresentou a relação Custo/Beneficio menor que 0,80,
significando que o custo de conservação é menor que o custo de expansão do sistema. O cliente está bastante
satisfeito com o resultado estético e a redução da conta de energia elétrica, endossando a possibilidade de replicação em outras unidades do Poder Público, ou mesmo Comercial com aplicação de Contratos de Desempenho.
4.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1]
SA, Claudia, "Teatro Castro Alves, Iluminação Eficiente Exibe Ícone Modernista de Salvador”, Revista LUME ARQUITETURA. Nº
43.p 16-20, abr/mai 2010.
AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA. Manual para elaboração do Programa de Eficiência Energética – MPEE, 2008.
IPMVP – International Performance Measuremente and verification Protocol.
PEE COELBA. Disponível em www.coelba.com.br. Acesso 25 mar 2011.
[2]
[3]
[4]