Enquanto o Led não vem …

Eficiência energética em sistemas de iluminação pública

Na edição de setembro de 2016, apresentávamos, nesta coluna, os modelos aplicáveis de tipologias de cargas elétricas e as simulações do comportamento da potência ativa com a variação da tensão de alimentação destas cargas. Em outras palavras, em função do tipo de carga (potência constante, impedância constante ou corrente constante) poderia ser obtida uma ação de eficiência energética com o controle adequado da tensão. O modelo foi apresentado, bem como os resultados de uma simulação dinâmica efetuada em leituras reais.

Tratamos agora dos retrofits dos sistemas de iluminação pública (IP), de responsabilidade das prefeituras dos municípios e que terão que esperar modelos de financiamentos e outros mecanismos como as PPPs pela absoluta falta de recurso na maioria dos casos. O parque instalado no país é dominado pelas lâmpadas a vapor de sódio e vapor metálico, que foram instaladas nas ultimas décadas e possuem (a princípio) característica típica de impedância constante. Efetuamos avaliação em bancada do comportamento destes sistemas de iluminação a fim de constatar de fato o modelo desta carga e definir os potenciais de economia mediante o controle da tensão.

Considerações iniciais:

• Tensões de operação em regime permanente durante a noite e madrugada atingem valores da ordem de 5% a 10% acima da nominal ou tensão de operação de 1,05 pu a 1,1 pu;
• Durante a madrugada, o trânsito de veículos é sensivelmente reduzido;
• O fluxo emitido pelos sistemas de iluminação é proporcional à tensão de alimentação;
• Sobretensões podem influir na vida dos componentes do circuito do conjunto com interferências no capacitor, ignitor e, inclusive, na própria lâmpada.

O modelamento da carga, detalhado no artigo referenciado, e que é ora apresentado na equação [1], indica uma potência “P” relativa a uma tensão “V” em relação a uma potência inicial P₀ associada a uma tensão V₀

Em que:

Espera-se, portanto, uma variação da potência consumida em função da variação da tensão em função do tipo de carga (coeficientes a_p, b_p, c_p).

A Figura 1 ilustra a medição das variáveis elétricas, potência ativa e tensão de alimentação no mesmo instante (base de tempo) com instrumento classe A (IEC61000-4-30) e a Figura 2 relaciona o comportamento destas variáveis em “por unidade (pu)”, construída a partir da Tabela 1. A Figura 3 ilustra o ensaio efetuado em laboratório.

Figura 1 – Comportamento da potência ativa com a variação da tensão – vapor de sódio de 250 W.

Fonte: Ação Engenharia e Instalações Ltda.

Figura 2 – Comportamento da potência ativa com a variação da tensão – vapor de sódio de 250 W.

Figura 3 – ilustração do ensaio efetuado.

Conclusões:

• Conforme previsto, o comportamento da carga tem importante característica de impedância constante, resultando redução da potência consumida com a variação da tensão ao quadrado – ver a curva de tendência da função p=f(u) na Figura 2;
• O incremento natural da tensão dos circuitos de distribuição de iluminação pública durante o período da noite e madrugada alimentando este tipo de carga caracteriza-se como ponto importante de desperdício de energia;
• O controle da tensão de alimentação dos circuitos de alimentação de IP e, mesmo, a adoção de sistemas de dimerização com redução de fluxo luminoso ou ainda reatores de potência constante podem se caracterizar como importantes medidas de eficiência energética;
• O potencial de eficiência energética é da ordem de 13% com sobretensão de 5%;
• A sobretensão pode ainda interferir na vida dos componentes do conjunto do sistema de iluminação.

Sinceros agradecimentos ao engenheiro Isac Roizenblatt, que revisou e fez importantes recomendações no texto.