anexo b – orçamento i

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA
CURSO DE ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA / ELETROTÉCNICA
ANDRÉ DERGHAM ISSA
MARCOS EDUARDO EIDI KURATA
RENATO MAURICIO LICETTI
PROJETO E IMPLANTAÇÃO DE UM LABORATÓRIO DE ENSAIOS ELÉTRICOS
PARA EMPRESAS FABRICANTES DE LUMINÁRIAS DE ILUMINAÇÃO PÚBLICA
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
CURITIBA
2011
ANDRÉ DERGHAM ISSA
MARCOS EDUARDO EIDI KURATA
RENATO MAURICIO LICETTI
PROJETO E IMPLANTAÇÃO DE UM LABORATÓRIO DE ENSAIOS ELÉTRICOS
PARA EMPRESAS FABRICANTES DE LUMINÁRIAS DE ILUMINAÇÃO PÚBLICA
Proposta de Trabalho de Conclusão de
Curso
de
Graduação,
apresentado
à
disciplina de Trabalho de Conclusão de
Curso 2, do curso de Engenharia Industrial
Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica do
Departamento Acadêmico de Eletrotécnica
(DAELT)
da
Universidade
Tecnológica
Federal do Paraná (UTFPR), como requisito
parcial
para
obtenção
do
título
Engenheiro Eletricista.
Orientador: Prof. Ney José Kloster, MSc.
CURITIBA
2011
de
RESUMO
Em grandes centros urbanos, a iluminação pública tornou-se um fator
necessário para a melhoria da qualidade de vida e segurança dos habitantes. Com
a constante evolução tecnológica das luminárias de iluminação pública e demanda
dos consumidores, é essencial que uma empresa do ramo produza itens de alta
qualidade, com conformidade às normas.
Para isso é preciso definir os testes, equipamentos utilizados para cada
ensaio e uma metodologia para realização destes, como exemplo, uma bancada.
Assim, satisfazendo exigencias dos clientes e, economizando dinheiro com
equipamentos que acarretam problemas futuros.
Neste trabalho é feito um levantamento dos principais tópicos relacionados a
um laboratório de ensaios elétricos para luminárias, como tipo de lâmpadas,
reatores, luminárias e, principalmente, ensaios. Com estes definidos, é possível
desenvolver um “layout” para a bancada com seu respectivo circuito e
equipamentos.
Então, é criada uma folha de dados com todo o procedimento do ensaio, em
que o operador que o realizará pode anotar os dados obtidos e fazer uma
comparação com os dados esperados, de acordo com as normas. Foi executado
pelo menos um ensaio para o preenchimento adequado da folha de dados e auxiliar
futuros operadores a preencher a mesma.
Palavras-chave: Laboratório, ensaios elétricos, iluminação pública, folha de
dados, luminárias.
ABSTRACT
In large urban areas, public lighting has become a necessary factor for
improving the quality of life and safety of its residents. With constant technological
evolution of light fixtures and consumer demand, it is essential that a company
produces high quality items with regulatory compliance.
This requires defining the tests, equipment used for each test and a
methodology for achieving these, for example, doing a bench would work well. So,
it’d be meeting customers' requirements and saving money on equipment that lead to
further issues and troubles.
In this project a survey of the main topics related to a testing laboratory for
electrical fixtures, such as types of lamps, ballasts, fixtures, and especially the tests.
With all those items above set, a layout of the bench is developed with their
respective circuits and equipments.
A data sheet can then be created with all the assay procedures, in which the
operator can perform the tests noting the comparison between the data obtained and
the expected data, according to the rules. At least one test is performed to fulfill the
requirements of the data sheet and assist future operator’s performance.
Keywords: Laboratory, electrical tests, public illumination, datasheet, fixtures.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Filamento aquecido da lâmpada incandescente ...................................... 25
Figura 2 - Lâmpada incandescente ........................................................................... 25
Figura 3 - Lâmpada vapor de mercúrio ..................................................................... 26
Figura 4 – Lâmpada mista ......................................................................................... 27
Figura 5 – Lâmpada de vapor metálico ..................................................................... 28
Figura 6 - Lâmpada vapor de sódio a alta pressão tubular ....................................... 29
Figura 7 - Lâmpada vapor de sódio a alta pressão oval ............................................ 29
Figura 8 - Lâmpada fluorescente em espiral ............................................................. 31
Figura 9 - Lâmpada fluorescente............................................................................... 31
Figura 10 - Lâmpada halógena ................................................................................. 32
Figura 11 - Lâmpada halógena tipo JC ..................................................................... 32
Figura 12 - Poste de iluminação pública ................................................................... 36
Figura 13 - Reator eletromagnético ........................................................................... 39
Figura 14 - Reator eletrônico ..................................................................................... 40
Figura 15 - Reator externo ........................................................................................ 41
Figura 16 - Reator interno ......................................................................................... 41
Figura 17 - Capacitores ............................................................................................. 42
Figura 18 - Ignitor ...................................................................................................... 43
Figura 19 – Forma de onda do pulso de tensão para o acendimento da lâmpada –
Prática americana. .................................................................................................... 45
Figura 20– Forma de onda do pulso de tensão para o acendimento da lâmpada –
Prática européia ........................................................................................................ 46
Figura 21 - Esquema de ligação do reator para medição da corrente de curto circuito
.................................................................................................................................. 48
Figura 22 – Esquema de ligação para medição de corrente e potência .................... 49
Figura 23 – Esquema de ligação de verificação da potência fornecida à lâmpada ... 50
Figura 24 – Esquema de ligação para verificação das perdas no reator ................... 51
Figura 25 – Gráfico do trapézio para verificação das características do reator ......... 53
Figura 26 - Esquema de ligação para verificação do tempo de resposta do ignitor .. 57
Figura 27 – Posicionamento dos pulsos .................................................................... 58
Figura 28 – Largura do pulso .................................................................................... 58
Figura 29 – Layout da bancada ................................................................................. 63
Figura 30 – Bancada Vazia ....................................................................................... 64
Figura 31 – Pré Montagem da Bancada .................................................................... 65
Figura 32 – Circuito elétrico....................................................................................... 66
Figura 33 – Wattímetro .............................................................................................. 68
Figura 34 – Voltímetro ............................................................................................... 70
Figura 35 – Amperímetro .......................................................................................... 71
Figura 36–Folha de dados – Medição da corrente de curto circuito .......................... 75
Figura 37–Folha de dados – Medição do fator de potência ...................................... 76
Figura 38–Folha de dados – Medição da corrente e potência de alimentação ......... 77
Figura 39–Folha de dados – Verificação da potência fornecida à lâmpada .............. 78
Figura 40–Folha de dados – Ensaio de verificação de perdas dos reatores ............. 79
Figura 41–Folha de dados – Elevação de temperatura ............................................. 80
Figura 42–Folha de dados – Ensaio de resistência de isolação................................ 81
Figura 43–Folha de dados – Tensão aplicada ao dielétrico ...................................... 82
Figura 44–Folha de dados – Trapézio ....................................................................... 83
Figura 45–Folha de dados – Resistência de isolamento ........................................... 84
Figura 46–Folha de dados – Tensão aplicada ao dielétrico ...................................... 85
Figura 47–Folha de dados – Tempo de resposta ...................................................... 86
Figura 48–Folha de dados – Tempo de pulso ........................................................... 87
Figura 49–Folha de dados – Nível de não operação................................................. 88
Figura 50–Folha de dados – Resistência de isolamento entre terminais e invólucro 89
Figura 51–Folha de dados – Resistência de isolamento entre terminais .................. 90
Figura 52–Folha de dados – Tensão aplicada entre terminais .................................. 91
Figura 53–Folha de dados – Tensão aplicada entre terminais e invólucro ............... 92
Figura 54–Folha de dados – Descarga do capacitor ................................................. 93
Figura 55–Folha de dados – Medição da capacitância ............................................. 94
Figura 56–Folha de dados – Temperatura máxima da base ..................................... 95
Figura 57–Folha de dados – Tensão de extinção ..................................................... 96
Figura 58–Folha de dados – Tensão rigidez dielétrica .............................................. 97
Figura 59–Folha de dados – Resistência ao isolamento ........................................... 98
Figura 60–Folha de dados – Acréscimo de tensão nos terminais da lâmpada ......... 99
Figura 61–Ensaio tensão aplicada ao dielétrico. ..................................................... 100
Figura 62–Resultado da corrente no Hipot. ............................................................. 101
Figura 63–Folha de dados preenchida. ................................................................... 101
LISTA DE GRÁFICOS
Gráfico 1- Divisão dos pontos de iluminação pública no Brasil ................................. 22
LISTA DE TABELA
Tabela 1 - Distribuição de lâmpadas no Brasil em 2008 ........................................... 22
Tabela 2 - Características elétricas das lâmpadas a vapor de sódio ........................ 47
Tabela 3 – Corrente máxima de curto-circuito........................................................... 48
Tabela 4 - Valores das perdas no reator ................................................................... 51
Tabela 5 - Rigidez dielétrica ...................................................................................... 54
Tabela 6 - Resistência mínima de isolamento ........................................................... 55
Tabela 7 - Características do Ignitor ......................................................................... 57
LISTA DE SIGLAS
COPEL
Companhia Paranaense de Energia
CPFL
Companhia Paulista de Força e Luz
PROCEL
Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica
IRC
Índice de Reprodução de Cor
NTC
Norma Técnica COPEL
NTC
Norma Técnica CELG
NBR
Norma Brasileira
ABNT
Associação Brasileira de Normas Técnicas
IEC
International Electrotechnical Commission
ISO
Organização Internacional de Padronização
INMETRO
Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Indústria
RBC
Rede Brasileiras de Calibração
CELG
Companhia Energética de Goiás.
IP
Grau de Proteção
EBTS
Extra Baixa Tensão
SELV
Extra Baixa Tensão de Segurança
CA
Corrente Alternada
CC
Corrente Contínua
SUMÁRIO
1
INTRODUÇÃO.................................................................................................. 14
1.1 TEMA .................................................................................................................. 14
1.1.1 Delimitação do Tema ....................................................................................... 14
1.2 PROBLEMAS E PREMISSAS ............................................................................. 15
1.3 OBJETIVOS ........................................................................................................ 16
1.3.1 Objetivo Geral .................................................................................................. 16
1.3.2 Objetivos Específicos ....................................................................................... 16
1.4 JUSTIFICATIVA .................................................................................................. 17
1.5 PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS ............................................................ 18
2
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA........................................................................ 19
2.1 ORIGEM DA ILUMINAÇÃO PÚBLICA ................................................................ 19
2.1.1 No Mundo ......................................................................................................... 19
2.1.2 No Brasil ........................................................................................................... 19
2.2 ILUMINAÇÃO PÚBLICA ...................................................................................... 21
2.2.1 Conceito de Iluminação Pública ....................................................................... 21
2.2.2 Iluminação Pública Atual no Brasil ................................................................... 21
2.3 LÂMPADAS ......................................................................................................... 23
2.3.1 Tipos de Lâmpadas .......................................................................................... 24
2.4 LUMINÁRIAS ...................................................................................................... 32
2.4.1 Tipos de luminárias .......................................................................................... 33
2.4.2 Partes da Luminária ......................................................................................... 34
2.5 REATORES......................................................................................................... 37
2.5.1 Reatores Eletromagnéticos .............................................................................. 37
2.5.2 Reatores Eletrônicos ........................................................................................ 39
2.5.3 Reatores Externos e Internos ........................................................................... 40
2.6 CAPACITORES ................................................................................................... 41
2.6.1 Fator de Potência do Reator ............................................................................ 42
2.7 IGNITORES......................................................................................................... 42
3
ENSAIOS .......................................................................................................... 44
3.1 POR QUE REALIZAR ENSAIOS? ...................................................................... 44
3.2 ENSAIOS EM LÂMPADAS.................................................................................. 44
3.2.1 Temperatura máxima da base .......................................................................... 44
3.2.2 Acendimento da Lâmpada com ignitor externo ................................................ 45
3.2.3 Acendimento da Lâmpada com dispositivo interno .......................................... 46
3.2.4 Ensaio de sazonamento ................................................................................... 46
3.2.5 Tensão de extinção .......................................................................................... 47
3.2.6 Ensaio de aquecimento da lâmpada ................................................................ 47
3.3 ENSAIOS NOS REATORES ............................................................................... 48
3.3.1 Medição da corrente de curto circuito .............................................................. 48
3.3.2 Medição do fator de potência ........................................................................... 49
3.3.3 Medição da corrente e potência de alimentação .............................................. 49
3.3.4 Verificação da potência fornecida à lâmpada ................................................... 50
3.3.5 Verificação de perdas dos reatores .................................................................. 50
3.3.6 Ensaio de elevação de temperatura ................................................................. 51
3.3.7 Ensaio de resistência de isolação .................................................................... 52
3.3.8 Ensaio de tensão aplicada ao dielétrico ........................................................... 52
3.3.9 Ensaio de durabilidade térmica do enrolamento .............................................. 52
3.3.10 Ensaio do Trapézio......................................................................................... 53
3.4 ENSAIOS NAS LUMINÁRIAS ............................................................................. 53
3.4.1 Tensão derigidez dielétrica............................................................................... 53
3.4.2 Resistência ao isolamento................................................................................ 54
3.4.3 Corrente de fuga .............................................................................................. 55
3.4.4 Ensaio de aquecimento térmico das luminárias ............................................... 55
3.4.5 Acréscimo de tensão nos terminais da lâmpada .............................................. 56
3.5 ENSAIOS NOS IGNITORES ............................................................................... 56
3.5.1 Rigidez dielétrica .............................................................................................. 56
3.5.2 Resistência de isolamento................................................................................ 56
3.5.3 Ensaio de tempo de resposta ........................................................................... 56
3.5.4 Medição da tensão de pulso............................................................................. 57
3.5.5 Ensaio de número mínimo de pulsos por semiciclo, largura e posição dos
pulsos de partida ....................................................................................................... 59
3.5.6 Ensaio do nível de não operação ..................................................................... 59
3.6 ENSAIOS NOS CAPACITORES ......................................................................... 59
3.6.1 Medição capacitância ....................................................................................... 59
3.6.2 Resistência de isolamento entre terminais e o invólucro e de isolamento entre
terminais .................................................................................................................... 60
3.6.3 Tensão aplicada entre terminais e tensão aplicada entre terminais e o invólucro
.................................................................................................................................. 60
4
LABORATÓRIO ............................................................................................... 61
4.1 ACREDITAÇÃO .................................................................................................. 61
4.1.1 Vantagens de um laboratório acreditado .......................................................... 61
4.2 REDE BRASILEIRA DE CALIBRAÇÃO .............................................................. 62
5
BANCADA DE ENSAIOS ................................................................................. 63
5.1 O QUE É UMA BANCADA DE ENSAIOS? ......................................................... 63
5.2 LAYOUT .............................................................................................................. 63
5.3 MONTAGEM DA BANCADA ............................................................................... 64
5.4 CIRCUITO ........................................................................................................... 65
5.5 EQUIPAMENTOS ............................................................................................... 66
5.5.1 Osciloscópio ..................................................................................................... 67
5.5.2 Multímetro ........................................................................................................ 67
5.5.3 Variac ou Variador de Tensão .......................................................................... 68
5.5.4 Wattímetro ........................................................................................................ 68
5.5.5 Megômetro ....................................................................................................... 69
5.5.6 Microhmímetro ................................................................................................. 69
5.5.7 Medidor de Energia .......................................................................................... 69
5.5.8 Termômetro ...................................................................................................... 70
5.5.9 Voltímetro ......................................................................................................... 70
5.5.10 Hipot ............................................................................................................... 71
5.5.11 Amperímetro................................................................................................... 71
5.5.12 Disjuntor ......................................................................................................... 71
5.5.13 Botão de Emergência ..................................................................................... 72
5.5.14 Sinalizador...................................................................................................... 72
5.5.15 Transformador de Corrente ............................................................................ 72
5.5.16 Borne .............................................................................................................. 72
5.5.17 Chave comutadora ou seletora ...................................................................... 73
6
PROCEDIMENTOS DOS ENSAIOs ................................................................. 74
6.1 FOLHA DE DADOS ............................................................................................. 74
6.1.1 Medição da corrente de curto circuito .............................................................. 75
6.1.2 Medição do fator de potência ........................................................................... 76
6.1.3 Medição da corrente e potência de alimentação .............................................. 77
6.1.4 Verificação da potência fornecida à lâmpada ................................................... 78
6.1.5 Ensaio de verificação de perdas dos reatores .................................................. 79
6.1.6 Ensaio de elevação de temperatura ................................................................. 80
6.1.7 Ensaio de resistência de isolação .................................................................... 81
6.1.8 Ensaio de tensão aplicada ao dielétrico ........................................................... 82
6.1.9 Ensaio do Trapézio .......................................................................................... 83
6.1.10 Ensaio de resistência de isolamento .............................................................. 84
6.1.11 Ensaio de tensão aplicada ao dielétrico ......................................................... 85
6.1.12 Ensaio de tempo de resposta ......................................................................... 86
6.1.13 Ensaio de tempo de pulso .............................................................................. 87
6.1.14 Ensaio do nível de não operação ................................................................... 88
6.1.15 Resistência de isolamento entre terminais e o invólucro ................................ 89
6.1.16 Resistência de isolamento entre terminais ..................................................... 90
6.1.17 Tensão aplicada entre terminais .................................................................... 91
6.1.18 Tensão aplicada entre terminais e o invólucro ............................................... 92
6.1.19 Ensaio de descarga do capacitor ................................................................... 93
6.1.20 Medição da capacitância ................................................................................ 94
6.1.21 Temperatura máxima da base ........................................................................ 95
6.1.22 Tensão de extinção ........................................................................................ 96
6.1.23 Tensão rigidez dielétrica................................................................................. 97
6.1.24 Resistência ao isolamento.............................................................................. 98
6.1.25 Acréscimo de tensão nos terminais da lâmpada ............................................ 99
6.2 PREENCHIMENTO DA FOLHA DE DADOS .................................................... 100
7
CONCLUSÃO ................................................................................................. 102
REFERÊNCIAS ....................................................................................................... 103
ANEXO A - CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS DAS LÂMPADAS A VAPOR DE
SÓDIO ..................................................................................................................... 111
ANEXO B – ORÇAMENTO I ................................................................................... 112
ANEXO C – ORÇAMENTO II .................................................................................. 113
ANEXO D – ORÇAMENTO III ................................................................................. 114
14
1 INTRODUÇÃO
1.1 TEMA
Projeto e implantação de um laboratório de ensaios elétricos para empresas
fabricantes de luminárias de iluminação pública.
1.1.1 Delimitação do Tema
Em 21 de outubro de 1879, Thomas Edison revolucionou um conceito já
existente e fez-se de um filamento de algodão carbonizado instalado num bulbo de
vidro um instrumento de utilidade essencial, a lâmpada elétrica, o que se tornaria um
bem indispensável ao longo dos nos anos posteriores para a iluminação pública,
também. (HARRIS, 1993, p.161)
Com processo de evolução, a partir do século XIX, da iluminação pública
nas cidades brasileiras melhorou a qualidade de vida da população visando a
modernização do espaço urbano, que estava ligado a um conjunto de
implementações o qual buscavam a melhoria do aspecto da cidade, bem como a
salubridade ambiental e segurança pública.
Com a evolução da exigência do mercado, as empresas do ramo estão em
constantes investimentos em pesquisas e laboratórios de testes, visando a criação
de novos produtos conforme as necessidades do mercado.
As aplicações das luminárias de alta eficiência fazem-se presente em
moradias, aeroportos, portos, estádios, vias públicas, áreas de transporte coletivo e
eventos, tais como a Copa do Mundo e a Olimpíada, que serão sediadas pelo Brasil
em 2014 e 2016, respectivamente, requerem um maior investimento no setor de
iluminação.
Considerando que cerca de 3,3% da energia elétrica produzida no Brasil é
consumida pelo sistema de iluminação pública, o que representa em torno de
3444,87 MW, implantação de lâmpadas, reatores e luminárias mais eficientes é de
fundamental importância para evitar desperdícios de energia (ELETROBRÁS, 2006).
15
A empresa Fael Luce, fabricante de aparelho de iluminação para utilização
industrial, grandes áreas, instalações esportivas e iluminação pública, que atua no
mercado nacional desde 1999, em Campo Largo – PR, na PR 423 km 24, e há mais
de 30 anos no mercado internacional, com a matriz sede em Milão, Itália, toma
conhecimento das necessidades dos clientes e investe em laboratório de ensaios
elétricos em luminárias, visando vender um produto final pronto para utilização da
mesma forma que é comercializado na Europa. (FAEL LUCE, 2010)
“De simples proteção à lâmpada a elemento fundamental do sistema de
iluminação pública, as luminárias vem em um processo de evolução,
principalmente nos últimos dez anos no Brasil. A publicação da ABNT NBR
15129, em 2004, foi decisiva tanto para a melhoria deste produto como para
a aplicação de materiais de melhor qualidade nos projetos de eficiência
energética em iluminação pública. Atualmente, esta norma está em
processo de revisão, devendo estabelecer novos critérios técnicos para a
construção das luminárias e incorporar as tecnologias existentes
atualmente, sendo assim um ótimo instrumento para a garantia da
qualidade, segurança e eficiência do produto. Além disso, estamos na fase
de elaboração de um regulamento de avaliação da conformidade para
luminárias utilizadas em iluminação pública para o programa de
etiquetagem. Em breve deveremos ter luminárias com o selo
Procel/Inmetro”. (Desenvolvimento da Iluminação Pública no Brasil, Capítulo
III – Componentes na Iluminação Pública, Luciano Haans, 2009, p.19)
1.2 PROBLEMAS E PREMISSAS
O mercado em relação a luminárias está mudando gradativamente, pois os
grandes compradores, as concessionárias de energia, estão deixando de adquirir as
luminárias separadamente dos produtos auxiliares (reator, ignitor, capacitor e
lâmpada) e passando a comprar um produto final completo (Marcello Centemero FAEL LUCE, 2010).
Sabe-se que algumas fábricas não apresentam laboratórios de ensaios
elétricos, de forma que, necessitem readequar a linha de produção tanto no setor
elétrico quanto na montagem mecânica para que os testes sejam realizados nos
processos de fabricação, visando melhorias na qualidade do produto final (Anderson
Corsato, FAEL LUCE, 2010).
Tendo em vista essa carência no mercado, a empresa Fael Luce cedeu
espaço em sua sede brasileira para pesquisa de projeto e implantação de um
laboratório focado em análise e desenvolvimento na área elétrica, tendo em vista
16
que a empresa possui apenas laboratório mecânico e luminotécnico. O laboratório
de ensaios elétricos tem como objetivo resolver pertinências tais como: ausência de
ensaios, montagem das luminárias e equipamentos auxiliares, falta de controle de
qualidade e escassez de um corpo técnico, com experiência, na área elétrica.
1.3 OBJETIVOS
1.3.1 Objetivo Geral
Projetar e implantar um laboratório destinado a empresas fabricantes de
luminárias, para realizações de ensaios elétricos nos equipamentos auxiliares, com
enfoque na iluminação pública. Definir os procedimentos de ensaios, baseando-se
nas
normas
vigentes,
visando
à
melhoria
da
qualidade
comercializados.
1.3.2 Objetivos Específicos
1.3.2.1 Objetivos Teóricos:
1.3.2.1.1 Pesquisar sobre luminárias e os equipamentos auxiliares;
1.3.2.1.2 Estudar as normas nacionais.
1.3.2.2 Levantamento de dados:
1.3.2.2.1 Identificar os ensaios;
1.3.2.2.2 Estudar a metodologia dos ensaios;
1.3.2.2.3 Visitar laboratórios.
1.3.2.3 Definições para os ensaios:
1.3.2.3.1 Definir os ensaios apropriados;
1.3.2.3.2 Realizar o levantamento dos equipamentos necessários;
1.3.2.3.3 Pesquisar as especificações dos equipamentos;
dos
produtos
17
1.3.2.3.4 Orçar os equipamentos;
1.3.2.3.5 Comprar os equipamentos do laboratório.
1.3.2.4 Montagem do Laboratório:
1.3.2.4.1 Projetar o layout da bancada;
1.3.2.4.2 Definir o circuito elétrico da bancada;
1.3.2.4.3 Montar fisicamente a bancada e o circuito elétrico;
1.3.2.4.4 Realizar um dos testes e preencher um modelo da folha de dados;
1.4 JUSTIFICATIVA
Os fabricantes de luminárias na Europa já têm como critério vendê-las
juntamente com os equipamentos previamente necessários para o correto
funcionamento, tais como: reator, ignitor, capacitor e lâmpada, conforme as normas
vigentes de comercialização no continente. Já no Brasil, os fabricantes de luminárias
não têm obrigação de comercializar o produto completo, causando problemas
pertinentes a muitos consumidores devido ao mau funcionamento do equipamento,
causado pela má instalação ou pela falta de compatibilidade elétrica entre os
componentes (Anderson Corsato - FAEL LUCE, 2010).
Ciente disto, muitas empresas pretendem adotar a critério europeu, sendo
uma delas a Fael Luce do Brasil, pois o mercado de luminárias atua em uma área
cujo conhecimento faz-se necessário tanto no aspecto mecânico, físico e químico,
quanto no aspecto elétrico. Tendo em vista essa mudança, as empresas adequarão
os laboratórios de ensaios e também o corpo da luminária na elaboração do produto
final.
“O objetivo da avaliação da conformidade é atender às preocupações sociais,
estabelecendo com o consumidor uma relação de confiança de que o produto,
processo ou serviço está em conformidade com requisitos especificados.”
(Desenvolvimento da Iluminação Pública no Brasil, Capítulo V – Avaliação da
conformidade em iluminação pública, Luciano Haans, 2009, p.20)
Adotando essas novas mudanças, as empresas satisfarão os clientes mais
exigentes, realizando ensaios elétricos e mecânicos nas luminárias, também em
18
seus componentes auxiliares tendo como foco o melhor funcionamento e maior
qualidade, evitando que os consumidores tenham transtornos na compra e utilização
dos produtos.
1.5 PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS
A realização do projeto e implantação do laboratório para ensaios elétricos
será divido em quatro partes.
A primeira parte será uma pesquisa exploratória, em que far-se-á um estudo e
coleta de informações das normas e referenciais teóricos (levantamento bibliográfico
e estudo de caso) em relação as luminárias e seus componentes auxiliares.
A segunda etapa é um processo de levantamento de dados em que se
determinarão os ensaios elétricos de acordo com as normas pertinentes, visitando
outros laboratórios.
O terceiro estágio consiste em definir apenas os ensaios elétricos necessários
para garantir a mínima qualidade exigida pelo mercado. Com base nestes ensaios
serão definidos os equipamentos apropriados, tal quais os orçamentos e aquisição
dos mesmos.
O quarto passo foca no projeto e implantação do laboratório, que consiste na
definição do layout da bancada e do circuito elétrico, seguido da montagem deste.
Após, realizar-se-á um dos ensaios para o correto preenchimento de um modelo da
folha de dados.
19
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
2.1 ORIGEM DA ILUMINAÇÃO PÚBLICA
Muito tempo se passou desde a época em que as candeias, penduradas em
raros e privilegiados pontos, onde era construído sem nenhum fundamento técnico e
longe de qualquer aspiração urbanística, precaríssimos meios de iluminar os
logradouros públicos. Rua iluminada era a que não ficavam totalmente às escuras
nas noites em que a lua não estava para lutar contra a escuridão (PEREIRA, 1954,
p.8 a 20).
2.1.1 No Mundo
O prefeito de Londres, em 1917, ordenou a instalação de lanternas em
poucos pontos da cidade, assim considerada o primeiro registro de iluminação
pública. Anos mais tarde, em Paris, foi ordenada a colocação nas casas, de luzes
nas janelas voltadas para a rua, com o objetivo de diminuir a criminalidade.
O refletor metálico foi utilizado pela primeira vez em Paris no ano de 1736.
Esse uso possibilitou reconhecimento de uma pessoa a 30 passos de distância,
impossível até então nas noites parisienses. Já em meados do século XIX, William
Murdock fazia a apresentação do “gás luminoso” e em 1807, Londres começou a ser
iluminada por “bicos de gás”.
Lâmpadas de arco voltaico, conhecida como “velas Jablochkokk” foram
introduzidas em Paris em 1878 e em 1879, Londres já contava com uma operação
de uma série com seis dessas lâmpadas. Nos Estados Unidos foi desenvolvido um
sistema chamado de “Bush” que funcionava com 12 lâmpadas de arco, pouco tempo
mais tarde, mais de 250.000 lâmpadas de arco aberto estavam em funcionamento
(PEREIRA, 1954, p.8 a 20).
2.1.2 No Brasil
Em meados do século XVI e início do século XVII, ainda não havia iluminação
externa, considerada na época como iluminação publica, nas cidades e vilarejos do
20
Brasil. As ruas eram iluminadas pela própria luz da lua e das fracas iluminações
provindas das janelas de candeeiros, lamparinas e velas dentro das construções
(MENDONÇA et al., 2004, p. 164).
As primeiras lanternas de cunho utilizadas naquele período começaram a ter
funcionalidade nas ruas, como iluminação pública, sendo fixadas pelo lado de fora
das portas das casas.
Foi em meados do século XIX que a iluminação pública mais se enfatizou, de
tal forma que esta funcionava através da combustão do azeite extraído da baleia,
lobos marinhos, do coco e da mamona. As lamparinas externas eram locadas
horizontalmente para facilitar o abastecimento, feito por escravos que dormiam nas
ruas.
Ao decorrer dos anos de 1828 a 1840, tentativas de utilização de outra fonte
de abastecimento, dos lampiões - o gás -, foram fracassadas. A primeira cidade
brasileira a utilizar o gás como um combustível para as lamparinas e lampiões foi o
Rio de Janeiro, e esse, assim então, passou a desempenhar o papel de principal
fonte na precária iluminação da cidade.
Por volta de 1881, foi inaugurado no Jardim do Campo da Aclamação, hoje
Praça da República, no Rio de Janeiro, o primeiro trecho de iluminação elétrica
pública externa do país, com 16 lâmpadas de arco voltaico, alimentadas por dois
dínamos, acionados por um locomóvel. A principal relutância para a implantação da
iluminação elétrica era a necessidade de instalação simultânea de um equipamento
gerador para qualquer sistema que fosse ser instalado. Mesmo assim, o conceito de
estação geradora central, nas províncias, era inovador. Foi em 1887 que a tentativa
de se ter uma central geradora no Rio de Janeiro foi possível, quando foi criada a
empresa Companhia Força e Luz de modo que fosse viável alcançar o suprimento
de energia elétrica gerada por uma pequena usina termelétrica no Largo de São
Francisco (MENDONÇA et al., 2004, p. 164).
Em 1874, em Porto Alegre, foi inaugurada uma usina de gasômetro. Logo em
seguida, a Praça da Matriz recebeu instalações de iluminação publica a gás ao redor
do chafariz central. Cerca de três anos depois, em 1887, a primeira usina elétrica
começou a operar em Porto Alegre, dando origem ao primeiro serviço municipal de
iluminação elétrica.
21
Com essa evolução, a iluminação a base de eletricidade começou a ser
instaladas em outras cidades, dando início a uma nova era. De tal forma, a utilização
das lâmpadas de descarga e a melhoria da eficiência dos equipamentos de
iluminação propiciaram um salto nos níveis de iluminação.
Logo no início do século XX, a geração de energia no Brasil evoluiu de
maneira que contribuiu muito ao crescimento dos pontos de instalações de luz
artificial, cerca de 10 mil por década na primeira metade do século XX, no Rio de
Janeiro (PEREIRA, 1954, p.8 a 20).
2.2 ILUMINAÇÃO PÚBLICA
2.2.1 Conceito de Iluminação Pública
O crescimento da população fez com que tivessem melhorias nos centros
urbanos em aspectos de infraestruturas, sendo uma delas a iluminação pública, a
qual atua como um instrumento de cidadania, permitindo aos cidadãos usufruir do
espaço público no período noturno com grandes vantagens, tais como: segurança
pública no tráfego, previne a criminalidade, embeleza as áreas urbanas, destaca e
valoriza monumentos, prédios e paisagens, facilita a hierarquia viária, orienta
percursos e aproveita melhor as áreas de lazer.
A melhoria da qualidade dos sistemas de iluminação pública traduz-se em
melhor imagem da cidade, favorecendo o turismo, o comércio, e o lazer noturno,
ampliando a cultura do uso eficiente e racional da energia elétrica, contribuindo,
assim, para o desenvolvimento social e econômico da população (ELETROBRÁS,
2008).
2.2.2 Iluminação Pública Atual no Brasil
A iluminação pública no Brasil corresponde a aproximadamente 4,5% da
demanda nacional e a 3,0% do consumo total de energia elétrica do país. O
equivalente a uma demanda de 2,2 GW e a um consumo de 9,7 bilhões de kWh/ano
(ELETROBRÁS, 2008).
22
Segundo
o
último
levantamento
cadastral
realizado
pelo
PROCEL/ELETROBRÁS, feito em 2008 junto às distribuidoras de energia elétrica,
há
15
milhões
de
pontos
de
iluminação
pública
instalados
no
país,
aproximadamente, distribuídos conforme mostra o gráfico a seguir (PROCEL,
ELETROBRÁS, 2008)
Gráfico 1- Divisão dos pontos de iluminação pública no Brasil
Fonte: ELETROBRÁS (2008).
A tabela 1 relaciona os tipos e quantidades de lâmpadas instaladas no Brasil,
segundo PROCEL/ELETROBRAS, 2008.
Tabela 1 - Distribuição de lâmpadas no Brasil em 2008
Fonte: ELETROBRÁS (2008).
23
2.3 LÂMPADAS
Thomas Edison passou dois anos pesquisando um filamento que
proporcionasse luz ao ser percorrido pela corrente elétrica. Em sua busca pela
substância perfeita para esse filamento, mandou um agente procurá-la nas florestas
da Amazônia, e outro nas florestas do Japão.
Em 1879, Edison estava mexendo desatenciosamente com uma mistura de
alcatrão e negro-de-fumo (espécie de resíduo de carvão). Enrolando-os até a
conversão de um fio, colocou este em uma ampola de vidro, onde foi possível extrair
o ar e fez-se passar corrente elétrica no fio, fazendo com que isso brilhasse por
algum tempo.
Ele achou que a mistura se queimou porque continha ar, e pensou em
alguma maneira para eliminar a hipótese do contato com o ar, como linha
carbonizada (uma linha de algodão reduzida à cinza por combustão). Ele tinha em
mente que esse fio suportaria a corrente elétrica. Em 19 de outubro de 1879, após
muitos fracassos, finalmente conseguiu colocar em uma lâmpada um filamento
carbonizado, obtendo uma luz de boa qualidade (ALVA EDISON, 2011).
A lâmpada é considerada como o equipamento de maior influência para as
características de um ponto luminoso. Sendo a principal responsável pelo fluxo
luminoso, consumo de energia e reprodução de cores do local iluminado. Ela,
possuindo uma alta eficiência, baixo consumo e uma manutenção adequada,
proporciona segurança, conforto visual, qualidade de iluminação, entre outros.
(PHILIPS, 2005)
Existem dois princípios de funcionamento que podem ser utilizados pelas
lâmpadas: o da incandescência e o da descarga elétrica. As lâmpadas que utilizam a
incandescência são a incandescente e a halógena. As demais, fluorescentes, vapor
metálico, vapor de mercúrio e vapor de sódio em alta pressão, por exemplo, são
lâmpadas de descarga, que precisam de equipamentos auxiliares para seu devido
funcionamento. Existem ainda as lâmpadas mistas, que combinam as duas
tecnologias, incandescência e descarga (COPEL, 2005).
24
2.3.1 Tipos de Lâmpadas
Existem vários tipos de lâmpadas, dentre elas: lâmpadas incandescentes,
fluorescentes, mista, a vapor de sódio, vapor metálico, mercúrio, halógenas. Serão
apresentadas a seguir.
2.3.1.1 Lâmpadas Incandescentes
As lâmpadas incandescentes são feitas de um fio de tungstênio aquecido
pela passagem de corrente elétrica, atingindo temperaturas tão altas que emitem luz
visível. Para evitar que o filamento queime em contato com o ar, é cercada por uma
ampola de vidro, podendo ela estar vazia ou preenchida com gás. Elas não precisam
de dispositivos auxiliares para a ligação.
Sua eficiência luminosa varia de 11,8 lm/W a 16,4 lm/W, dependendo se a
lâmpada for a comum ou a econômica, sua vida útil é cerca de 1.000 horas e seu
IRC (índice de reprodução de cores) é de 100%. Isto se deve ao fato da lâmpada
não apenas emitir energia luminosa, mas também calor. Uma de suas vantagens é
que a temperatura atinge a faixa de 2.700K, tornando-se mais agradável ao
ambiente (COPEL, 2005).
O conjunto se completa com os elementos e funções de apoio a condução da
corrente elétrica e um soquete padrão utilizado para ligar a lâmpada ao suporte.
O bulbo de vidro dá a forma e protege o filamento da lâmpada impedindo que
o ar de fora se queime. Caso contrário, o oxigênio atmosférico que oxida o material
do filamento destruiria. Podem ser de vidro transparente, vidro translúcido ou de cor
branca, em último caso, proporcionando uma cor de luz monocromática, em vez da
luz branca típica (DAMBISKI, 2007).
Para que uma lâmpada incandescente emita luz visível, é necessário aquecer
o filamento a temperaturas elevadas. Como a resistência elétrica depende da
temperatura é necessário que esta seja muito elevada. O filamento é composto de
um fio muito longo e fino, de modo que os elétrons têm mais dificuldade de passar
através do cabo e aumentar a resistência, ou, usa-se um material com alta
resistividade elétrica. Também é importante que o filamento tenha um alto ponto de
25
fusão e a taxa de evaporação mais lenta para evitar o rápido desgaste e
desintegração do segmento.
O gás inerte é capaz de reduzir a evaporação do filamento e aumentar a
temperatura da lâmpada e do fluxo luminoso emitido. Os gases mais comuns são o
nitrogênio em pequenas quantidades para evitar faíscas e argônio para reduzir a
taxa de evaporação do material formando o filamento. As proporções utilizadas
variam dependendo da aplicação da lâmpada e da tensão. Aumentando a pressão
do gás, consegue-se reduzir a evaporação do filamento e aumentar a eficiência
luminosa e vida útil da lâmpada (DAMBISKI, 2007).
A rosca de contato é o local de encaixe da lâmpada no porta lâmpadas, na
qual é feita de material metálico, normalmente é utilizado o alumínio. As figuras 1 e 2
exemplificam imagens de lâmpadas incandescentes.
Figura 1 – Filamento aquecido da lâmpada incandescente
Fonte: Portal do Professor (2011).
Figura 2 - Lâmpada incandescente
Fonte: Redes Elétricas (2009)
26
2.3.1.2 Lâmpadas a Vapor de Mercúrio
As lâmpadas a vapor de mercúrio utilizam o princípio da descarga em alta
pressão, através do vapor de mercúrio. Operam através da descarga elétrica em
uma mistura de vapor de mercúrio com pequena quantidade de argônio, atingindo
altas pressões internas. Essa descarga produz radiações ultravioletas invisíveis que
é convertida em luz pelo pó fluorescente que recobre o bulbo. Necessitam de
reatores, em alguns casos é necessário o uso de ignitores na partida (COPEL,
2005).
Sua eficiência luminosa varia de 43,8 lm/W a 55,0 lm/W, de acordo com sua
potência (desde 80 W a 1000 W).Sua vida útil é cerca de 24.000 horas e seu IRC
(índice de reprodução de cores) chega a ser 40% (COPEL, 2005).
São consideradas boas lâmpadas para o uso em iluminações publicas,
porém, ainda assim, o seu desempenho está abaixo das lâmpadas a vapor de sódio
a alta pressão. A Eletrobrás, por esse motivo, não recomenda a manutenção de
nenhuma lâmpada a vapor de mercúrio na iluminação pública (DAMBISKI, 2007).
Figura 3 - Lâmpada vapor de mercúrio
Fonte: Bosi Arquitetura (2010)
2.3.1.3 Lâmpadas Mistas
São lâmpadas, ao mesmo tempo incandescentes e de descarga,
constituídas de um tubo de descarga de mercúrio ligado em série com um filamento
de tungstênio, ambos encapsulados por um bulbo ovóide recoberto internamente
com uma camada de ítrio. Este filamento, além de funcionar como fonte de luz, age
como resistência, limitando a corrente da lâmpada. Por estes motivos são chamadas
27
de lâmpadas mistas, pois combinam a tecnologia das lâmpadas incandescentes com
a das lâmpadas de descarga de alta pressão.
Sua eficiência luminosa varia de 18,8 lm/W a 27,0 lm/W, de acordo com sua
potência (desde 160 W a 500 W).Sua vida útil é cerca de 6.000 horas e seu IRC
pode ser 61% a 63%dependendo de seu modelo.
Não necessitam de equipamentos auxiliares como reatores e ignitores,
porém é preciso tomar certo cuidado ao substituir lâmpadas incandescentes por
lâmpadas mistas, já que estas somente operam na tensão de 220 V (COPEL, 2005).
Figura 4 – Lâmpada mista
Fonte: Casa Salmy (2010)
2.3.1.4 Lâmpadas de Vapor Metálico
São lâmpadas de mercúrio a alta pressão, combinada por iodetos metálicos
(tálio, índio e sódio), adicionados ao mercúrio, com excelente reprodução de cor,
longa durabilidade e baixa carga térmica. Existe ainda a possibilidade de se variar a
coloração da lâmpada pela seleção dos iodetos metálicos colocados no interior do
tubo de descarga. Necessitam de reator e ignitor para seu funcionamento (COPEL,
2005).
Esse tipo de lâmpada também conta com um revestimento de alumina nas
extremidades do tubo de descarga, cujo objetivo é refletir o calor produzido pela
descarga para os eletrodos, impedindo a condensação dos iodetos no interior do
tubo de descarga da lâmpada.
Sua eficiência luminosa pode atingir 90 lm/W, com altas potências (até 18.000
W).Sua vida útil varia de 8.000 horas a 15.000 horas e seu IRC (índice de
reprodução de cores) chega a ser em torno de 90% nas lâmpadas de alta potência
(DAMBISKI, 2007).
28
Estão disponíveis nos mais variados formatos, existindo ainda lâmpadas de
altíssima potência que são desprovidas de bulbo, utilizando, portanto, um refletor
fechado hermeticamente. Destacam-se em iluminação de lojas, estádios de futebol,
monumentos, indústrias, residências, e até mesmo, iluminação automotiva
(DAMBISKI, 2007).
Tratando-se de iluminação publica, esse tipo de lâmpada deixa a desejar
quando comparada a vapor de sódio a alta pressão, devido à suas especificações.
Figura 5 – Lâmpada de vapor metálico
Fonte: Bosi Arquitetura (2010)
2.3.1.5 Lâmpadas de Vapor de Sódio a Alta Pressão
É um tipo de lâmpada com alta eficiência, durabilidade e confiabilidade. Seu
funcionamento consiste de um tubo de descarga de óxido de alumínio sintetizado,
contendo sódio e alta pressão, encapsulado por um bulbo ovóide ou tubular
recoberto por uma camada de pó difusor. Os gases nobres, usualmente o argônio e
xenônio, misturados com uma pequena quantidade de sódio e mercúrio, ativam o
arco voltaico que é formado entre os eletrodos colocados nas extremidades da
cápsula e iniciam a ignição da lâmpada (DAMBISKI, 2007).
A lâmpada vapor de sódio a alta pressão foi idealizada por pesquisadores dos
principais fabricantes mundiais de lâmpadas. Era preciso um tubo de descarga que
suportasse a agressividade do sódio sob altas temperaturas (aproximadamente
1.000°C) e pressões. Foi desenvolvido a partir do óxido de alumínio sintetizado,
material cerâmico com ponto de fusão de 2.050°C, translúcido e quimicamente à
prova de vapor de sódio em elevadas temperaturas.
29
Ela apresenta mudanças substanciais de tensão de arco, em função da
mudança da potência durante sua vida. Por outro lado, a lâmpada a vapor de
mercúrio mantém sua tensão constante, enquanto sua potência varia (ABNT 662,
1998).
São mais econômicas, quando comparadas com a lâmpada vapor de
mercúrio, porque podem produzir o mesmo fluxo luminoso com uma potência menor.
Estão disponíveis em diferentes formatos, desde formas ovais e tubulares até
formas refletoras parabólicas. Sua eficiência luminosa varia de 80 lm/W, para
lâmpadas de 70 W, a 150 lm/W para lâmpadas de 600 W. Considerando estas
mesmas potências, a vida útil também varia, de 16.000 horas a 32.000 horas, sendo
por isso, consideradas lâmpadas de longa durabilidade. Seu IRC também varia de
acordo com o modelo, de 20 a 70% (DAMBISKI, 2007).
Estas lâmpadas são úteis em diversas aplicações na iluminação públicas em
geral. Podem ser ilustradas conforme figuras 6 e 7.
Figura 6 - Lâmpada vapor de sódio a alta pressão tubular
Fonte: Alibaba (2011)
Figura 7 - Lâmpada vapor de sódio a alta pressão oval
Fonte: Bosi Arquitetura (2010)
30
2.3.1.6 Lâmpadas Fluorescentes
A lâmpada fluorescente utiliza o princípio da descarga elétrica. Consiste em
um bulbo cilíndrico de vidro revestido de material fluorescente (cristais de fósforo).
Ela emite uma descarga, sob baixa pressão, pela passagem da corrente elétrica
através de um gás, geralmente vapor de mercúrio ou argônio. O fenômeno é
chamado de ionização. Esta descarga é quase totalmente formada por radiação
ultravioleta, invisível ao olho humano. Ela é convertida em luz visível pelo pó
fluorescente que reveste a superfície interna do bulbo (DAMBISKI, 2007).
Esse tipo de lâmpada possui um custo maior que das lâmpadas
incandescentes, e ao contrário desta, essa precisa de reator para limitar a corrente e
produzir sobre tensão ao início da descarga e do starter (dispositivo de partida) que
faz ligar e desligar os eletrodos.
Podem ser encontradas no mercado as fluorescentes compactas que
possuem baixa potência e permitem o desenvolvimento de novas aplicações em
luminárias a serem utilizadas em iluminação (COPEL, 2005).
Estão disponíveis em uma grande quantidade de formatos, em formas
tubulares até compactas. A eficiência luminosa varia de 56,7 lm/W, as mais comuns,
a 82 lm/W, as compactas. A vida útil também varia de 7.500 horas a 10.000 horas,
seu IRC chega a ser em torno de 85%; se comparada à lâmpada incandescente, é
baixa, entretanto, comparada às lâmpadas de vapor de sódio a alta pressão, tornase alta (DAMBISKI, 2007).
São várias as aplicações dessa lâmpada, desde o uso doméstico ao uso
industrial, podendo ser encontradas, muitas das vezes, em escolas e universidades.
No Japão, por exemplo, essas lâmpadas são utilizadas como iluminação pública.
São largamente utilizadas sem cobertura de fósforo para equipamentos de
esterilização por radiação ultravioleta (U.V.). Lembrando que após sua vida útil, as
lâmpadas não podem ser utilizadas para outros fins, e se quebradas, os gases
armazenados no seu interior podem ser prejudiciais tanto ao meio ambiente quanto
à saúde humana (DAMBISKI, 2007).
31
Figura 8 - Lâmpada fluorescente em espiral
Fonte: Tempestivo (2009)
Figura 9 - Lâmpada fluorescente
Fonte: MR Treco (2009)
2.3.1.7 Lâmpadas Halógenas
Esses tipos de lâmpadas possuem o mesmo princípio de funcionamento das
lâmpadas incandescentes. Todavia, são incrementadas com gases halógenos (iodo
ou bromo) que, dentro do bulbo, combinam-se com as partículas de tungstênio
desprendidas do filamento.
São geralmente construídas em um tubo de quartzo, permitindo que o
filamento atinja temperaturas mais elevadas que as incandescentes convencionais,
emitindo cores perfeitas, luz mais branca e uniforme, maior vida útil que as usuais,
desde 2.000 horas a 4.000 horas (DAMBISKI, 2007).
32
Mesmo assim, essas lâmpadas não são suficientemente eficientes para
serem instaladas na iluminação pública, mas para fins decorativos. As figuras 10 e
11 ilustram exemplos de lâmpadas halógenas. (DAMBISKI, 2007)
Figura 10 - Lâmpada halógena
Fonte: IZ Eletricidade (2010)
Figura 11 - Lâmpada halógena tipo JC
Fonte: Orcompaq (2001)
2.4 LUMINÁRIAS
Luminária é, de acordo com a NBR 5461 (ASSOCIAÇÃO..., 1991, p. 64),
“aparelho que distribui, filtra ou modifica a luz emitida por uma ou mais lâmpadas, e
que contém, exclusive, as próprias lâmpadas, todas as partes necessárias para fixar
e proteger as lâmpadas, e, quando necessário, os circuitos auxiliares e os meios de
ligação ao circuito de alimentação.”
33
2.4.1 Tipos de luminárias
Os tipos de luminárias estão de acordo com a norma NBR 5461
(ASSOCIAÇÃO..., 1991), e serão apresentas adiante.
2.4.1.1 Luminária Simétrica, Assimétrica, de facho aberto e comum.
A luminária simétrica tem sua distribuição de intensidade luminosa simétrica,
ao contrario da assimétrica cuja distribuição de intensidade luminosa se faz
assimetricamente. Já as luminárias de facho aberto têm sua distribuição de
intensidade luminosa dentro de um cone com ângulo sólido relativamente grande.
Por outro lado, pode-se citar a luminária de facho fechado, porém este tipo se refere
praticamente a projetores. E por fim, a luminária comum é um tipo de luminária que
não tem proteção especial contra umidade, penetração de poeiras.
2.4.1.2 Luminária protegida, à prova de explosão
Ao contrário da luminária comum, este tipo contém uma proteção especial
contra a penetração de poeira, água e umidade. Podem ser consideradas luminárias
protegidas as seguintes: luminárias a prova de chuva, a prova de jatos de água, a
prova de poeira, estanque à imersão, estanque à poeira.
As luminárias à prova de explosão têm um invólucro à prova de explosão
(áreas classificadas, simbologia: Ex), que são utilizadas em áreas com risco de
formação de misturas explosivas.
2.4.1.3 Luminária portátil e luminária pendente
Luminária portátil é o tipo que pode ser deslocada com facilidade de um
lugar a outro, mesmo se ligada à fonte de alimentação. Em contraste, luminária
pendente possui meios que a permite que seja suspensa do teto, ou de suporte
fixado no teto e/ou parede.
34
2.4.1.4 Luminária com suspensão regulável e luminária de embutir
Luminária com suspensão regulável pode ser considerada um tipo de
luminária pendente, onde a altura em relação ao piso pode ser regulada por meio de
equipamento apropriado. Por outro lado, luminária de embutir é fabricada com o
propósito de ser embutida, total ou parcialmente, em uma superfície de montagem.
2.4.1.5 Spot e Plafom
Spot é um tipo pequeno de luminária, que concentra e emite a luz em uma
pré-determinada direção. A Plafom é uma luminária compacta, protegida, fixada em
locais tanto horizontal quanto verticalmente.
2.4.1.6 Luminária ajustável, de pé, de mesa e de mão
Ajustável é o tipo de luminária, em que a parte principal pode ser deslocada
por meio de dispositivos adequados a ela. Luminária de pé é um tipo de luminária
portátil de altura relativamente grande, adequada para ser colocada no piso. A
luminária de mesa, também portátil, tem altura relativamente pequena, é feita para
se adequar em mesas ou mobílias. Luminária de mão, apesar de ser um tipo portátil,
não pode ser confundida com a Lanterna, que ao contrário desta, possui uma
empunhadura e um cordão flexível, sendo alimentada em uma tomada de corrente.
2.4.2 Partes da Luminária
Existem fatores que devem ser considerados na especificação e compra de
luminárias para iluminação pública. Os mais importantes são: corpo refletor, portalâmpada, fechamento.
2.4.2.1 Corpo Refletor
O corpo refletor interno de luminárias pode utilizar o alumínio polido e
anodizado, revestimento com película de prata ou uma camada vitrificada, para
refletir, sendo consideradas assim, luminárias reflexivas.
35
Uma luminária reflexiva de alta qualidade custa cerca de cinco a dez vezes
mais do que as luminárias comuns feitas de aço pintado. No entanto, o uso da
luminária reflexiva pode incrementar de uma maneira global a eficiência das
instalações em cerca de 30 a 50%, permitindo o uso de menos lâmpadas e reatores,
com uma emissão equivalente de luz (DAMBISKI, 2007).
2.4.2.2 Porta Lâmpadas
Porta lâmpada ou soquete é a parte da luminária onde a lâmpada é
rosqueada. Geralmente, é revestido externamente com materiais isolantes ou
metálicos, com o propósito de isolar a região onde a lâmpada é encaixada, das
demais partes da luminária e proteger as pessoas que manuseiam o equipamento.
Internamente, o corpo do porta lâmpada é de metal não ferroso, latão ou bronze,
com rosca, local onde a lâmpada é instalada e submetida a uma tensão para o
funcionamento.
Os portas-lâmpadas podem ser classificados de acordo com seu grau de
proteção: comuns ou à prova de gotejamento. E de acordo com o método de
fixação: entrada rosqueada, pendentes e com base. De acordo com o tipo: com
interruptor integrado para o controle da alimentação da lâmpada e sem interruptor.
De acordo com a proteção contra choque: não protegidos, protegidos e
independentes. De acordo com a resistência ao calor: para a temperatura nominal
até limites estabelecidos e para operação em condições de altas temperaturas
(ABNT 60238, 2005).
2.4.2.3 Fechamento
É possível encontrar luminárias para iluminação pública no mercado com
três tipos de fechamento: aberto, fechado com tela e fechado com difusor. Cada
uma delas tem aspectos técnico-econômicos particulares.
O primeiro tipo não possui, interiormente, nenhum material que proteja a
lâmpada das ações temporais e climáticas, sendo o mais barato dos três; a lâmpada
instalada na luminária com esse tipo de fechamento acaba tendo uma menor vida
útil, devido a fatores climáticos. O segundo tipo, geralmente de metal, protege a
36
lâmpada contra a ação de pessoas imprudentes, mas ainda assim, a lâmpada nela
instalada continua sofrendo com variações do tempo. O ultimo tipo pode ser de
material comum ou refratado. O tipo de fechamento com difusor de material
refratado faz com que a distribuição de luz melhore, devido às propriedades físicas
dos materiais, fazendo com que a região iluminada sob o poste seja maior. Os
materiais refratores mais comuns no mercado são os de vidro temperado, acrílico e
policarbonato (DAMBISKI, 2007).
2.4.2.4 Braço
São utilizados na iluminação pública para que a luz seja distribuída um
pouco a frente do poste.
Caso os braços não sejam utilizados, grande parte da luz emitida pela
lâmpada será desperdiçada, iluminando uma face do poste. Por isso, na maioria das
vezes, faz-se necessário o uso do mesmo.
Os braços devem ser adequados para operar a uma altitude de até 1000
metros, em clima tropical com temperatura ambiente de -5°C até 40°C, umidade
relativa de até 100%, precipitação pluviométrica média anual de 1500 a 3000
milímetros, sendo que ficarão expostos ao sol, à chuva e à poeira (DAMBISKI,
2007).
A figura 12 ilustra o esquema de ligação e a utilização do braço.
Figura 12 - Poste de iluminação pública
Fonte: DAMBISKI (2007)
37
2.5 REATORES
Os reatores são equipamentos auxiliares que servem para promover a
descarga elétrica na lâmpada de forma estabilizada, sem a aparição de cintilações e
efeito estroboscópico, responsáveis pelo cansaço visual, e regularizam a corrente de
consumo.
Quando o reator não apresenta características elétricas adequadas à
lâmpada, ele estabiliza a corrente acima ou abaixo da necessária, causando queima
prematura ou baixa emissão de luz, além do superaquecimento. No caso de
superaquecimento, além de aumentar o consumo, transforma a energia em calor e
prejudica a segurança da instalação, com risco de curtos-circuitos e incêndios.
Quando a corrente está abaixo da ideal, a lâmpada emite menos luz, os
eletrodos não serão aquecidos de forma correta e ela piscará várias vezes ao dar a
ignição, causando um bombardeio dos eletrodos até que eles alcancem a
temperatura ideal, o que também levará à redução da vida da lâmpada (DAMBISKI,
2007).
Hoje estão disponíveis no mercado dois tipos de reatores que podem ser
usados na iluminação pública: eletromagnético e o eletrônico. O eletromagnético é
mais comumente encontrado nas instalações atuais, devido à sua maior robustez e
menor custo. Para iluminação pública, há ainda as opções de reatores internos,
alojados na luminária e externos encaixados através de uma alça ao poste
(DAMBISKI, 2007).
2.5.1 Reatores Eletromagnéticos
Os reatores eletromagnéticos são a primeira geração de reatores e são
formados por, basicamente, núcleo de aço silício e uma bobina de fio de cobre
esmaltado, impregnados com resina de poliéster adicionado com carga mineral,
tendo grande poder de isolamento e dissipação térmica. No momento da ligação da
lâmpada e do reator à rede, começa a circular uma corrente elétrica na bobina do
reator, o que gera uma perda de energia em forma de calor que é conhecida como
perda Joule, motivo pelo qual o reator esquenta quando funciona.
38
A temperatura máxima de funcionamento de um reator, segundo normas da
ABNT, é de 90ºC. Quando um reator está operando acima dessa temperatura deve
ser substituído, pois é um produto com algum defeito ou foi produzido a partir de um
projeto inadequado ou com matérias primas de qualidade inferior, colocando em
risco a segurança da instalação.
Existem dois tipos de reatores eletromagnéticos: o de partida convencional,
com starter (dispositivo destinado a iniciar a descarga, fazendo o pré-aquecimento
adequado dos eletrodos e/ou provocando, em combinação com um reator em série,
o pico de tensão necessário para o acendimento da lâmpada), e o de partida rápida.
O funcionamento do reator de partida convencional requer o uso de starter ou
interruptor manual para armar o circuito no reator e aquecer os filamentos das
lâmpadas. Quando os filamentos estão aquecidos, o starter abre e o reator fornece a
corrente adequada de partida, limitando, após, o fluxo desta aos valores corretos
para o funcionamento adequado da lâmpada. São indicados para locais úmidos, de
baixa temperatura ou sem condições de aterramento (DAMBISKI, 2007).
Já os de partida rápida não necessitam do uso de starters e fornecem níveis
adequados de energia para aquecer continuamente os filamentos das lâmpadas por
meio de pequenas bobinas de baixa tensão, reduzindo as exigências de tensão de
circuitos abertos para partida e acelerando o intervalo de partida. Normalmente é
necessário que o sistema esteja aterrado para que, através do efeito capacitivo entre
a lâmpada e a luminária, sejam descarregadas à terra as cargas estáticas que se
acumulam ao longo do bulbo da lâmpada fluorescente. São indicados para
ambientes agressivos, tal como locais onde são realizadas galvanoplastia.
O fato de o reator ser magnético faz com que ele vibre e emita ruído, porém
o preenchimento correto do reator com resina poliéster atenua a vibração a níveis
quase imperceptíveis, além de permitir a dissipação térmica. A fixação correta do
reator na luminária ou poste, também é importante para a eliminação dos ruídos
(LUME ARQUITETURA, 2008).
39
Figura 13 - Reator eletromagnético
Fonte: MRO Marcas (2011)
2.5.2 Reatores Eletrônicos
Os reatores eletrônicos para lâmpadas fluorescentes foram introduzidos pela
primeira vez no Brasil no início da década de 90, podem ser vistos como uma
evolução dos reatores eletromagnéticos. São mais leves e mais compactos e de fácil
instalação, além de proporcionarem maior fluxo luminoso.
Operam em alta freqüência, acima de 20 kHz, a partir da rede elétrica de
baixa frequência, já na alta freqüência as perdas diretas são reduzidas, resultando
em maior eficiência e economia de energia quando comparado com os reatores
eletromagnéticos (DAMBISKI, 2007).
Eles possuem tecnologia inovadora, não necessitando de re-ignição
constante, como ocorre nos reatores eletromagnéticos convencionais. Outras
vantagens são: ausência do efeito estroboscópico, maior durabilidade da lâmpada (o
aumento de sua vida útil chega a 30%), menor peso e volume e baixa temperatura
de trabalho. Além disso, não necessitam de capacitores para correção do fator de
potência, visto que sua construção já proporciona valores altos.
Considerando a baixa eficiência relativa dos reatores eletromagnéticos
produzidos e vendidos no Brasil, os reatores eletrônicos podem reduzir o consumo
de eletricidade para lâmpadas de descarga de 25 a 30%. Todavia, alguns modelos
nacionais são de baixa qualidade, com pequena vida útil e altas distorções
harmônicas (THD), o que pode prejudicar o funcionamento de outros equipamentos
40
que estejam ligados na mesma rede. Para evitar este problema, devem ser
construídos já com um filtro de harmônicas (LUME ARQUITETURA, 2008).
As principais barreiras para o aumento do uso de reatores eletrônicos são:
 Pouco conhecimento;
 Custo inicial alto;
 Existência de alguns reatores eletrônicos de baixa qualidade no mercado.
Figura 14 - Reator eletrônico
Fonte: Tudo Mecatrônica (2011)
2.5.3 Reatores Externos e Internos
Na iluminação pública, a maior aplicação são os reatores de uso interno e
uso externo. Os reatores externos são fabricados com uma alça metálica em L
acoplada ao seu corpo. No lado da alça oposta ao reator há uma furação, que serve
para que o reator seja parafusado diretamente no poste ou na cinta que prende o
braço da luminária ao poste. Geralmente o ignitor e o capacitor estão embutidos
dentro desses reatores, quando necessários ao funcionamento da lâmpada. Estes
reatores dissipam o calor naturalmente, pois sua carcaça metálica está em contato
direto com o ar. Devem possuir cabos flexíveis coloridos, esquemas de ligação e
grau de proteção IP 65, conforme norma ABNT. Opcionalmente, alguns modelos
possuem base para acoplamento do relé.
Já os modelos internos para iluminação pública são instalados dentro de um
alojamento, na própria luminária. O alojamento deve possuir grau de proteção IP 65,
mas o reator não, por isso eles são mais baratos que os de uso externo. Ao contrário
41
do que ocorre nos reatores externos, o ignitor e o capacitor, quando necessários,
não estão incorporado dentro dos reatores internos. Dissipam o calor através do
corpo da luminária à qual estão acoplados, que geralmente é metálico. A tomada
para o relé pode estar embutida na parte superior da luminária ou ser comprada
separadamente. Em instalações mais simples o relé é simplesmente conectado em
alguma outra parte dos circuitos, sem utilizar uma base. Também devem possuir
cabos flexíveis coloridos e esquemas de ligação (DAMBISKI, 2007).
Figura 15 - Reator externo
Fonte: Solo Stocks (2010)
Figura 16 - Reator interno
Fonte: Solo Stocks (2010)
2.6 CAPACITORES
Os capacitores são um dispositivo de circuito elétrico que tem como função
armazenar e fornecer quantidades finitas de energia. Ele é constituído de duas
peças condutoras paralelas, que são chamadas de armaduras, na qual existe um
material que é chamado de dielétrico - substância isolante que possui alta
capacidade de resistência ao fluxo de corrente elétrica (RODRIGUES, 2011)
42
O capacitor não afeta as condições da lâmpada, porém modifica as condições
da rede. Ele é usado apenas em conjunto com reatores eletromagnéticos, servindo
para elevar o fator de potência dos mesmos para 0,92. Normalmente eles estão
embutidos nos reatores. Com isso é possível reduzir em até 50% os valores de
corrente de linha, proporcionando desta forma redução da bitola de fio e diminuições
das perdas do sistema de iluminação. (DAMBISKI, 2007)
2.6.1 Fator de Potência do Reator
O fator de potência representa a relação entre a potência aparente total
consumida e a potência ativa, que é efetivamente transformada em energia
mecânica, térmica ou, em nosso caso, luminosa. Este fator é expresso
numericamente, assumindo valores entre 0 e 1. Os equipamentos são classificados
como sendo de alto fator quando este valor é igual ou superior a 0,92.
Um fator de potência baixo indica que a energia não está sendo aproveitada
da melhor forma possível pelo equipamento. Reatores de alto fator de potência
requerem baixo nível de corrente, reduzindo o aquecimento dos condutores e os
custos da fiação. A figura 17 exemplifica os capacitores (FONSECA, 2000).
Figura 17 - Capacitores
Fonte: IPC Net (2009)
2.7 IGNITORES
Ignitores são dispositivos de partida de lâmpadas de descarga e sobrepõe um
ou mais pulsos de alta tensão, normalmente de 0,7 a 4,5 kV, até que seja realizado
o fechamento do arco voltaico no tubo de descarga, dando início ao processo de
43
encandecimento e acendimento da lâmpada e que uma vez acesa, o ignitor para
automaticamente, de produzir os pulsos.
O circuito eletrônico do ignitor possui componentes sensíveis à temperatura,
sendo a temperatura máxima permitida na carcaça de 85°C. Devem, portanto, ser
instalados em local abrigado de intempéries. A figura 18 ilustra o equipamento em
questão (DAMBISKI, 2007).
Figura 18 - Ignitor
Fonte: Philips (2011)
44
3 ENSAIOS
3.1 POR QUE REALIZAR ENSAIOS?
Há empresas no mercado que comercializam produtos sem realização de
ensaios específicos, apresentando possíveis falhas tanto de funcionamento quanto
de qualidade. Tendo em vista esse fator, as empresas montadoras de luminárias
correm o risco de vender produtos não testados e de baixo rendimento, causando
um descontentamento de seus clientes.
Visando uma melhoria na qualidade dos bens comerciais, é necessário um
diferencial no mercado, e para isso são criados laboratórios para realização de
ensaios mecânicos e elétricos, sob normas técnicas.
Os ensaios são realizados para que haja uma certificação de qualidade do
produto final comercializado.
3.2 ENSAIOS EM LÂMPADAS
Todos os ensaios elétricos a serem realizados nas lâmpadas serão descritos
conforme NBR IEC 60662 (ASSOCIAÇÃO..., 1997) – utilizando lâmpada de vapor de
sódio a alta pressão, com base E40.
Para os ensaios de acendimento da lâmpada e ensaio de aquecimento da
lâmpada, algumas características dela deverão ser especificadas, tais como:
lâmpada deve atuar na posição horizontal, em um ambiente aberto, com
temperatura de 25ºC ± 5ºC, alimentadas por uma fonte senoidal, de freqüência 50
Hz ou 60 Hz, utilizando o reator de referência especificado, na tensão nominal.
3.2.1 Temperatura máxima da base
Verifica a temperatura máxima na base que não deve ultrapassar o valor
máximo estipulado de 250°C.
45
3.2.2 Acendimento da Lâmpada com ignitor externo
A caracterização do pulso, especificado na folha de característica da
lâmpada, com o circuito normal conectado a esta são medidos nos terminais do
porta-lâmpadas. A forma de onda do pulso é ilustrada na figura 19 (prática
americana) e na figura 20 (prática européia). O valor de crista do pulso é medido a
partir do nível zero de tensão em circuito aberto.
Figura 19 – Forma de onda do pulso de tensão para o acendimento da lâmpada – Prática
americana.
Fonte: NBR IEC 60662 (ASSOCIAÇÃO..., 1997, p. 6)
Onde,
A = Altura do pulso como especificado na folha de características da lâmpada;
B =
x tensão de ensaio (r.m.s) como especificado na folha de
características da lâmpada;
D = 50% da altura do pulso;
T1 = tempo de elevação, especificado na folha de características da lâmpada;
T2 = tempo de duração, especificado na folha de características da lâmpada.
46
Figura 20– Forma de onda do pulso de tensão para o acendimento da lâmpada – Prática
européia
Fonte: NBR IEC 60662 (ASSOCIAÇÃO..., 1997, p. 6)
Onde,
A = Altura do pulso como especificado na folha de características da lâmpada;
B =
x tensão de ensaio (r.m.s) como especificado na folha de
características da lâmpada;
C = Altura do pulso menos
D = 90% da altura do pulso;
x tensão de ensaio (r.m.s);
E = 30% do (altura do pulso menos
x tensão de ensaio (r.m.s));
T1 = tempo de elevação, especificado na folha de características da lâmpada;
T2 = tempo de duração, especificado na folha de características da lâmpada.
3.2.3 Acendimento da Lâmpada com dispositivo interno
O tempo de acendimento, nesse tipo de ensaio, deve ser medido a partir do
instante em que o dispositivo interno se abre, e não deve ser exceder o valor
máximo estabelecido na folha característica da lâmpada, assim como a tensão de
ensaio encontrada na mesma.
3.2.4 Ensaio de sazonamento
No ensaio de sazonamento (amadurecimento, envelhecimento), a lâmpada
deve ser envelhecida por 100 horas - aferir o fluxo luminoso após o envelhecimento.
47
3.2.5 Tensão de extinção
A lâmpada não deve apagar quando a tensão de alimentação, encontrada em
sua folha de característica, diminuir de 100% para 90% de seu valor nominal em
menos de 0,5 segundos e se mantiver neste valor por pelo menos por 5 segundos.
3.2.6 Ensaio de aquecimento da lâmpada
Utilizando-se um reator de produção adequado, as lâmpadas deverão ser
sazonadas por no mínimo 10 horas, e resfriadas por no mínimo 1 hora, antes da
realização do ensaio de aquecimento. A tensão nos terminais da lâmpada deve
atingir um valor mínimo, dentro do tempo especificado na folha de características
dela, conforme tabela 2.
Tabela 2 - Características elétricas das lâmpadas a vapor de sódio
Fonte: Padrão Técnico CPFL 2586 (2009, P.8 – Anexo A)
48
3.3 ENSAIOS NOS REATORES
Os ensaios descritos abaixo seguem de acordo com a norma ABNT NBR
13593:2011.
3.3.1 Medição da corrente de curto circuito
Os limites de correntes estabelecidos na tabela 3, não devem ser excedidos,
com o reator alimentado com 106% do valor da tensão nominal. O Circuito utilizado
para medir a corrente curto-circuito é dado na Figura 21.
Figura 21 - Esquema de ligação do reator para medição da corrente de curto circuito
Fonte: NBR 13593 (ASSOCIAÇÃO..., 2011, p.10)
Tabela 3 – Corrente máxima de curto-circuito
Fonte: NBR 13593 (ASSOCIAÇÃO..., 2011, P.10)
49
3.3.2 Medição do fator de potência
Para caso de reatores com fator de potência corrigido, este deve ser igual ou
superior a 0,92 (indutivo ou capacitivo), quando operados em freqüência e tensão
nominais, de acordo com a equação 1:
FP = P/(UxI)
(1)
Onde:
FP é fator de potência;
P é a potência de alimentação, em watts (W);
U é a tensão de alimentação, em volts (V);
I é a corrente de alimentação, em ampéres (A).
3.3.3 Medição da corrente e potência de alimentação
A corrente de alimentação do reator não pode se diferenciar mais que 10%
da corrente nominal da alimentação, indicada na sua identificação. As medições
devem ser realizadas na tensão de arco objetivo e com o reator em sua tensão e
freqüência nominais, de acordo com a Figura 22.
Figura 22 – Esquema de ligação para medição de corrente e potência
Fonte: NBR 13593 (ASSOCIAÇÃO..., 2011, p.11)
50
3.3.4 Verificação da potência fornecida à lâmpada
A potência da lâmpada deve ser determinada na tensão de arco objetivo,
como consta na NBR IEC 60662, quando conectada conforme o circuito da Figura
23, com o reator alimentado em sua tensão e freqüência nominais.
- Potência menor que 99 W – Variação entre ± 4%;
- Potência de 100 W a 1000 W – Variação entre ± 3%.
Figura 23 – Esquema de ligação de verificação da potência fornecida à lâmpada
Fonte: NBR 13593 (ASSOCIAÇÃO..., 2011, p.11)
3.3.5 Verificação de perdas dos reatores
As medições devem ser efetuadas segundo a Figura 24, circulando pelo
reator a corrente nominal da lâmpada. Normalmente esse ensaio é feito a frio, mas
quando necessário medir a quente, sendo esses valores com variação máxima de
20% dos valores a frio, estes encontrados na Tabela 5.
51
Figura 24 – Esquema de ligação para verificação das perdas no reator
Fonte: NBR 13593 (ASSOCIAÇÃO..., 2011, P.12)
Tabela 4 - Valores das perdas no reator
Potência nominal
da Lâmpada
50 W
70 W
100 W
150 W
250 W
400 W
1000 W
1000 W
Tensão de arco
objetiva
85 V
90 V
100 V
100 V
100 V
100 V
100 V
250 V
Corrente nominal
da lâmpada
0,76 A
0,98 A
1,2 A
1,8 A
3,0 A
4,6 A
10,30 A
4,7 A
Perda Máxima Wp
12 W
14 W
17 W
22 W
30 W
38 W
90 W
110 W
Fonte: NBR 13593 (ASSOCIAÇÃO..., 2011, p.12)
3.3.6 Ensaio de elevação de temperatura
Para os reatores internos ou integrados, o valor da temperatura do
enrolamento (tw) e o da elevação de temperatura do reator (∆t) devem permitir que o
reator opere em temperatura ambiente de 65°C, por outro lado os reatores externos
deve permitir uma variação (∆t) de 40°C . Este ensaio pode ser feito em bancada ou
estufa. Pode-se calcular o valor de ∆t através da equação 2:
52
∆t = R2/R1 x (k+t1) – (k+t2)
(2)
Onde:
∆t = Variação da temperatura,em C°
t1 = Temperatura inicial do ensaio,em C°
t2 = Temperatura final do ensaio,em C°
R1= Resistência inicial do enrolamento,em Ω
R2 = Resistência final do enrolamento,em Ω
k = Coeficiente de temperatura (cobre=234,5;alumínio=225)
3.3.7 Ensaio de resistência de isolação
Imediatamente após o ensaio de aquecimento, aplica-se uma tensão contínua
de 500 Vcc, entre as partes vivas interligadas e o invólucro do reator. A resistência
elétrica de isolamento não deve ser inferior a 2MΩ. A leitura da resistência deve ser
feita 1mimuto após a aplicação da tensão. Se o invólucro for isolante, envolver o
reator com uma folha metálica.
3.3.8 Ensaio de tensão aplicada ao dielétrico
O reator deverá ser submetido a uma tensão senoidal igual a duas vezes a
tensão nominal de sua alimentação mais 2000 Vca, com no mínimo 2500 Vca, a
60Hz, durante 1 minuto, aplicado entre as partes vivas interligadas e o invólucro.
Durante este ensaio não deve ocorrer o centelhamento ou perfuração da isolação do
reator.
3.3.9 Ensaio de durabilidade térmica do enrolamento
Esse ensaio tem como objetivo comprovar o valor da temperatura nominal
máxima de operação do enrolamento dos reatores (tw), especificada pelo fabricante.
Após este ensaio, os reatores não podem ser mais usados (ensaio destrutivo).
53
3.3.10 Ensaio do Trapézio
A curva característica do reator é apresentada na Figura 25, e esta
representa os limites de tensão e potência que podem ser aplicados na lâmpada.
Figura 25 – Gráfico do trapézio para verificação das características do reator
Fonte: NBR IEC 60662 (ASSOCIAÇÃO..., 1997, P. 24)
3.4 ENSAIOS NAS LUMINÁRIAS
3.4.1 Tensão derigidez dielétrica
As luminárias devem ser projetadas para suportar durante sessenta
segundos, tensões senoidais, a freqüência de 50 Hz ou 60Hz entre as partes
mostradas segundo tabela 5 (NBR IEC 60598, 2010).
54
Tabela 5 - Rigidez dielétrica
Isolação das partes
Tensão de Ensaio V
Luminária Luminária Luminária
Classe I
Classe II
Classe III
EBTS/SELV:
a
a
a
Entre partes condutoras de polaridades diferentes
a
a
a
Entre partes condutoras e a superfície de montagem*
a
a
a
Entre partes condutoras e partes metálicas da luminária
Entre a superfície externa de cordão e cabos flexíveis na
a
a
a
ancoragem e partes metálicas acessíveis
a
a
a
Buchas isolantes como descrito na Seção 5
Outras que não sejam EBTS/SELV:
b
b
Entre vivas de polaridades diferentes
b
b e c, ou d
Entre partes vivas e a superfície de montagem
b
b e c, ou d
Entre partes vivas e partes metálicas da luminária
Entre partes vivas que podem tornar-se polaridades
b
b e c, ou d
diferentes por uma ação de chaveamento
Entre a superfície externa de cordão e cabos flexíveis na
b
c
ancoragem e partes metálicas acessíveis
b
b e c, ou d
Buchas isolantes como descrito na Seção 5
500
Isolação básica para tensões EBTS/SELV (a)
2U**+ 1000
Isolação básica para tensões diferentes de EBTS/SELV (b)
2U**+ 1000
Isolação suplementar (c )
4U**+ 2000
Isolação dupla ou reforçada (d)
* A superfície de montagem é recoberta com uma folha metálica para a realização deste
ensaio
** U, neste caso, é a tensão nominal entre a linha e o neutro de um sistema de alimentação
neutro aterrado. Pode ser encontrado auxilio na IEC 60664-1
Fonte: NBR IEC 60598 (ASSOCIAÇÃO..., 2010, p. 73)
3.4.2 Resistência ao isolamento
Deve se aplicar uma tensão de 500 V continua, durante um minuto, entre as
partes condutoras e não condutoras da luminária. O valor da resistência encontrada
tem que ser segundo os valores da Tabela 6 (NBR IEC 60598, 2010).
55
Tabela 6 - Resistência mínima de isolamento
Isolação das partes
EBTS/SELV:
Entre partes condutoras de polaridades diferentes
Entre partes condutoras e a superfície de montagem*
Entre partes condutoras e partes metálicas da luminária
Entre a superfície externa de cordão e cabos flexíveis na
ancoragem e partes metálicas acessíveis
Buchas isolantes como descrito na Seção 5
Outras que não sejam EBTS/SELV:
Entre vivas de polaridades diferentes
Entre partes vivas e a superfície de montagem
Entre partes vivas e partes metálicas da luminária
Entre partes vivas que podem tornar-se polaridades
diferentes por uma ação de chaveamento
Resistência mínima de isolamento
MΩ
Luminária Luminária Luminária
Classe I
Classe II
Classe III
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
b
b
a
b
b
b
b
b e c, ou d
b e c, ou d
-
b
b e c, ou d
-
Entre a superfície externa de cordão e cabos flexíveis na
b
c
ancoragem e partes metálicas acessíveis
b
b e c, ou d
Buchas isolantes como descrito na Seção 5
1
Isolação básica para tensões EBTS/SELV (a)
2
Isolação básica para tensões diferentes de EBTS/SELV (b)
2
Isolação suplementar (c )
4
Isolação dupla ou reforçada (d)
* A superfície de montagem é recoberta com uma folha metálica para a realização deste ensaio
Fonte: NBR IEC 60598-1 (ASSOCIAÇÃO..., 2010, p. 71)
3.4.3 Corrente de fuga
Quando aplicada uma tensão de 242 V as luminárias não devem apresentar
corrente de fuga superior a 0,5 mA entre as partes condutoras e não condutoras
(NTC 810038, 2010).
3.4.4 Ensaio de aquecimento térmico das luminárias
A luminária com lâmpada deve ser ligada com tensão de alimentação de 242
V, obedecendo 7 ciclos de 24 horas, seguido de 3 horas desligada. O ensaio tem
duração total de 168 horas. A temperatura máxima no porta-lâmpada não deve
56
exceder 160°C para a temperatura ambiente de 25°C, sem corrente de ar durante os
7 ciclos (NTC 810038, 2010).
3.4.5 Acréscimo de tensão nos terminais da lâmpada
Acréscimo de tensão da lâmpada, não deve exceder o valor especificado na
folha de características da lâmpada pertinente. No caso de uma lâmpada de sódio
não se deve exceder 12 V da tensão obtida nos terminais da referida lâmpada,
quando acesa fora da luminária (NTC 810038, 2010).
3.5 ENSAIOS NOS IGNITORES
Os ensaios descritos abaixo seguem de acordo com a norma técnica CELG
NTC-51:2006.
3.5.1 Rigidez dielétrica
Os ignitores devem ser projetados para suportar uma tensão senoidal duas
vezes a nominal acrescida de 2000 Vca e com no mínimo 2500 Vca, 60 Hz, durante
um minuto, entre terminais e o suporte de fixação.
3.5.2 Resistência de isolamento
Uma tensão de 500 Vcc, durante um minuto, deve ser aplicada entre os
terminais e o suporte de fixação devendo ser obtida no mínimo uma resistência de
2,5 MΩ.
3.5.3 Ensaio de tempo de resposta
Este ensaio deve ser realizado sem a presença de lâmpada, aplica-se ao
circuito, Figura 26, equivalente a 92% da tensão nominal. O ignitor deve operar pelo
menos uma vez em 30 s. O valor de “C”, em pF, deve ser o declarado na etiqueta do
ignitor.
57
Figura 26 - Esquema de ligação para verificação do tempo de resposta do ignitor
Fonte: NTC-51 (NORMA TÉCNICA CELG, 2006, p. 38)
3.5.4 Medição da tensão de pulso
Para efetuar a medida, o ignitor deve ser conectado como em uso normal,
mas sem a presença da lâmpada, usando o circuito da figura 26. O ensaio deve ser
realizado na faixa de temperatura especificada pelo fabricante, com uma carga
capacitiva máxima de 1000 pF e a 92% da tensão nominal de alimentação. A tensão
de pulso medida e suas características de posicionamento e largura devem estar de
acordo com a tabela 7 e figuras 27 e 28, respectivamente.
Tabela 7 - Características do Ignitor
Potência
Tensão
Lâmpada de Arco
(W)
(V)
70
90
100
150
250
Pico do Pulso
Min
Max
(kV)
(kV)
1,8
2,3
Pulsos
Pulsos
por
por
Semiciclo
Ciclo
Largura
do
Posição
Pulso
do Pulso
(µs)
2
1,8/2,8 2,3/4,5
100
60° a 95°
1
2,8
4,5
400
Fonte: NTC-51 ((NORMA TÉCNICA CELG, 2006, p. 27)
2
1
240° a
275°
58
Figura 27 – Posicionamento dos pulsos
Fonte: NTC-51 (NORMA TÉCNICA CELG, 2006, p 43)
Onde:
Pp é a posição do pulso no semiciclo positivo, em graus elétricos;
Pn é a posição do pulso no semiciclo negativo, em graus elétricos;
t1 é período de tempo entre o ponto zero do ciclo e o pulso do semiciclo
positivo, em milisegundos;
t2 é o período de tempo entre o ponto zero e o pulso do semiciclo negativo,
em milisegundos;
t é o período de tempo de duração do ciclo, em milisegundos.
Figura 28 – Largura do pulso
Fonte: NTC-51 (NORMA TÉCNICA CELG, 2006, p. 43)
59
Onde:
A é o valor de pico do pulso, em kV;
B é o pulso mínimo especificado, em kV;
C é 90% do pulso mínimo, em kV;
t3 é a duração do pulso em micro segundos, medido em C.
3.5.5 Ensaio de número mínimo de pulsos por semiciclo, largura e posição dos
pulsos de partida
O número mínimo de Pulsos por semiciclo deve estar conforme a Tabela 7.
O ensaio deve ser feito com osciloscópio e ponta de prova para alta tensão.
3.5.6 Ensaio do nível de não operação
Os ignitores não devem operar após a partida e estabilização da lâmpada.
Somente os ignitores aprovados nos itens 3.5.3, 3.5.4 e 3.5.5, devem ser
submetidos a este ensaio. Utilizar o circuito conforme mostrado no Anexo I.
Depois de passado um minuto, a corrente que circula pelo ignitor não deve
ultrapassar a corrente nominal da lâmpada, não podendo, também, haver
perturbações no funcionamento da mesma.
Este ensaio não deve ser realizado se o ignitor desempenhar mais do que
uma função, além de dar partida na lâmpada.
3.6 ENSAIOS NOS CAPACITORES
Os ensaios descritos abaixo seguem de acordo com a norma NBR 9934
(ASSOCIAÇÃO..., 1987).
3.6.1 Medição capacitância
A capacitância deve ser medida nas seguintes temperaturas: (20°C ±2°C),
mínima permissível e a máxima permissível. A diferença do valor da capacitância
não deve exceder em 3% quando comparado com o valor medido a 20°C.
60
3.6.2 Resistência de isolamento entre terminais e o invólucro e de isolamento
entre terminais
A resistência de isolamento entre terminais e o invólucro não deve ser menor
que 500 GΩ. Já a resistência de isolamento entre terminais, o produto da
capacitância do capacitor por sua resistência de isolamento não deve ser menor que
1000.
3.6.3 Tensão aplicada entre terminais e tensão aplicada entre terminais e o
invólucro
No primeiro ensaio, o capacitor deve suportar, sem apresentar curto-circuito
permanente, uma tensão de 1,75 vezes a nominal, durante 10 segundos. No
segundo, com os terminais ligados entre si e o invólucro, o capacitor deve suportar
um tensão de duas vezes a nominal mais 1000 V e não menor que 2000 V, durante
10s.
61
4 LABORATÓRIO
4.1 ACREDITAÇÃO
Acreditação é o reconhecimento da competência técnica de entidades, para
executar determinadas atividades de avaliação da conformidade como calibrações,
ensaios, certificação e inspeção, por parte de um órgão de acreditação.
Qualquer laboratório que realize serviços de calibração e/ou de ensaios, que
atenda a própria demanda ou de terceiros, para organização publica ou privada,
nacional ou internacional, independentemente do porte ou da área que atua, pode
ser acreditado pelo Inmetro (Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e
Qualidade Industrial). A acreditação do laboratório é concedida por tipo de ensaio
para atendimento a uma determinada norma (INMETRO, 2011).
A acreditação de um laboratório de calibração é concedida órgãos de
metrologia para uma determinada relação de serviços, incluindo faixas e melhores
capacidades de medição. Por outro lado, a acreditação de um laboratório de ensaios
é concedida por ensaio para atendimento a uma determinada norma ou a um
método de ensaio desenvolvido pelo próprio laboratório. Em linhas gerais, pode ser
concedida a laboratórios permanentes, temporários ou móveis, para realizar serviços
de calibração e/ou de ensaios nas próprias instalações e/ou em campo. (HAYRTON,
2010)
4.1.1 Vantagens de um laboratório acreditado
Para a organização:
• Confiança perante o público nos serviços prestados;
• Promove a auto-regulação do próprio mercado, incrementando-se a
competência e a inovação.
Para os usuários:
• Possibilita a tomada de decisões acertadas, diminuindo o risco, ou o que é
pior, ter o produto rejeitado pelo comprador que aceita somente avaliações
acreditadas (credenciadas);
62
• Garante a aceitação internacional dos produtos, não havendo a necessidade
de repetições das avaliações realizadas.
Para os consumidores finais:
• Inspira confiança no provedor ao garantir que o produto ou serviço é
avaliado por um órgão competente;
• Aumenta a liberdade de escolha e fomenta um mercado livre, porém
confiável.
4.2 REDE BRASILEIRA DE CALIBRAÇÃO
O significativo aumento da demanda por serviços metrológicos foi
significativa causada pelo movimento da qualidade no Brasil e a substituição da
política protecionista, suplantando a capacidade de atendimento dos laboratórios
disponíveis da política econômica. Para organização da infraestrutura dos serviços
metrológicos, em 1980, foi criado a Rede Brasileira de Calibração (RBC).
A RBC é formada por laboratórios acreditados pelo Inmetro e congrega
competências técnicas e capacitações vinculadas às indústrias, universidades e
institutos tecnológicos habilitados à realização de serviços de calibração.
A acreditação, feita pelo Inmetro por intermédio da Divisão de Acreditação
de Laboratório de Calibração vinculada à Coordenação de Acreditação (CGCRE), do
laboratório é feita de acordo com a conformidade dos procedimentos da ISO/IEC
Guide 25 (1990), Inmetro.
A RBC faz a coordenação da estrutura de organização do sistema
metrológico brasileira, em sintonia com o Laboratórios Metrológicos do Inmetro,
utilizando padrões rastreáveis às referências metrológicas mundiais de alta exatidão
e também a RBC estabelece vínculos com o Sistema Internacional (SI) de unidades
de medidas.
De forma mais ampla, a RBC atua também no provimento dos serviços
metrológicos que estabelecem as salvaguardas da defesa do consumidor, da
construção da cidadania, da saúde, da proteção e preservação do meio ambiente
(INMETRO, 2011).
63
5 BANCADA DE ENSAIOS
5.1 O QUE É UMA BANCADA DE ENSAIOS?
A bancada consiste em uma mesa projetada para acoplar os equipamentos
juntamente com os circuitos interligados, de forma que possibilite o operador
manuseá-los facilmente, com segurança nas práticas dos ensaios.
5.2 LAYOUT
Foi realizada uma projeção do layout (esboço) da bancada, de tal forma que
os equipamentos ficassem melhores distribuídos ao alcance do operador, com os
comandos devidamente sinalizados, conforme figura 29.
Figura 29 – Layout da bancada
Fonte: Autoria Própria
64
5.3 MONTAGEM DA BANCADA
Na montagem inicial da bancada, utilizou-se o layout previamente elaborado
pela equipe, onde as únicas furações consideradas foram do disjuntor e do
multimedidor, pelo fato de conhecer as dimensões destes; as outras furações, das
chaves seletoras, sinalização e bornes ficaram para ser decretadas no momento da
montagem, conforme figura 30. Por outro lado, a figura 31 representa a bancada
com alguns equipamentos e dispositivos, tais como: disjuntor, chaves seletoras,
botão de emergência, sinalizador e bornes.
Figura 30 – Bancada Vazia
Fonte: Autoria Própria
65
Figura 31 – Pré Montagem da Bancada
Fonte: Autoria Própria
5.4 CIRCUITO
O circuito implantado na bancada foi projetado a partir das necessidades de
cada ensaio, assim, criando um circuito único que atendesse todos os atributos,
conforme mostra a figura 32. Neste circuito, a alimentação é fornecida por uma rede
em tensão de 220 V e é ligado diretamente ao disjuntor bipolar (DJ1), assim que
este é acionado, alimenta um sinalizador (L1) e também a fonte de tensão (FT1).
Interligados neste, estão dois reatores em paralelo sendo comutados por uma chave
seletora (CH1), evitando assim o funcionamento simultâneo dos reatores.
Na saída dos reatores são ligados três bocais para lâmpadas (BL1, BL2 e
BL3) e um capacitor (CAP1), ambos são comutados também por uma chave. No
capacitor a chave tem a função de liga e desliga, nas lâmpadas é curto circuito ou
lâmpadas – quanto este está na posição lâmpadas, é utilizado um cabo para
interligar o contato da chave com o borne do bocal 1, 2 ou 3.
66
Para medição das grandezas elétricas é utilizado o multimedidor alimentado
com o auxilio de dois transformadores de corrente (TC1 e TC2). Para uma eventual
emergência ou falha foi disposto um botão de emergência que ao ser pressionado
desativa imediatamente o circuito.
Figura 32 – Circuito elétrico
Fonte: Autoria Própria.
5.5 EQUIPAMENTOS
Os equipamentos necessários para a realização dos ensaios são:
osciloscópio, multímetro, variac ou variador de tensão, wattímetro, megômetro,
microhmímetro, medidor de energia, termômetro, voltímetro, hipot, amperímetro,
disjuntor, botão de emergência, sinalizador, transformador de corrente, borne, chave
comutadora ou seletora.
67
5.5.1 Osciloscópio
Os osciloscópios oferecem visualização de formas de onda. O osciloscópio é
um instrumento (de medição) que permite visualizar graficamente sinais elétricos,
não apenas isso, ele mostra como é que um sinal elétrico varia no tempo, com dois
eixos: o eixo vertical (Y), que representa a amplitude do sinal (tensão) e o eixo
horizontal (X), que representa o tempo.
O osciloscópio permite determinar valores de tensão e temporais de um sinal,
permite, também, determinar a frequência de um sinal periódico, determinar a
componente contínua (CC) e alternada (CA) de um sinal, permite comparar dois
sinais em um dado circuito - entrada e saída de um circuito (ALVES, 1998).
Existem, no mercado, basicamente dois tipos de osciloscópios: digital e
analógico, ambos tem a mesma funcionalidade, porém a facilidade de um
comparado a outro, diferencia. O osciloscópio pode mudar de acordo com suas
características, tais como: faixa de frequência, filtros digitais, fatores de atenuação
da ponta de prova, impedância de entrada, máxima tensão de entrada, tempo de
atraso entre canais, tamanho, peso (INSTRUTEMP, 2011).
5.5.2 Multímetro
O multímetro é um instrumento de medição para resistências, tensões e
corrente e, dependendo do modelo do multímetro, pode-se fazer a medições de
temperaturas. Ele pode ser utilizado, também, para avaliar e analisar grandezas
elétricas.
O multímetro é composto por basicamente três modos de operações:
voltímetro, amperímetro e ohmímetro. Tanto no primeiro modo quanto no segundo,
voltímetro e amperímetro respectivamente, o multímetro pode ser utilizado para
medir tensões e corrente, ora em CA, ora em CC. E o ultimo modo, ohmímetro, é
utilizado para fazer medições de resistências (FLUKE, 2011)
O multímetro pode ser digital ou analógico, de bolso ou de bancada, tanto
um quanto outro, têm a mesma funcionalidade, entretanto, a facilidade de utilizar
dependerá do operador. O Multímetro pode variar de acordo com as seguintes
especificações: faixa de erro, precisão e resolução, tensão máxima entre qualquer
68
terminal e a terra, proteção contra picos, tamanho do display, tamanho do aparelho,
vida útil da bateria, compatibilidade eletromagnética, coeficiente de temperatura.
(FLUKE, 2011)
5.5.3 Variac ou Variador de Tensão
O variador de tensão, ou variac, é um equipamento alimentado em corrente
contínua (CA) cujo objetivo é poder variar o valor de tensão (e da corrente) eficaz da
carga, dependendo de sua aplicação. Eles podem ser utilizados para: regular
tensão, aquecimento (controle de temperatura), acionamento de motores CA, partida
suave de motores de indução, controle de intensidade luminosa em lâmpadas.
Esses equipamentos podem variar de acordo com: tensão de entrada e de
saída, corrente, frequência, potência, tamanho e peso (POMILIO, 2009).
5.5.4 Wattímetro
O wattímetro é um instrumento que permite medir a potência elétrica
fornecida ou dissipada por um elemento. O wattímetro implementa o produto das
grandezas tensão e corrente elétrica no elemento, razão pela qual a sua ligação ao
circuito é feita simultaneamente em série e em paralelo , conforme figura 33. Assim,
dois dos terminais são ligados em paralelo com o elemento, efetuando a medição da
tensão, e os dois restantes são interpostos no caminho da corrente (SENAI, 2011)
Figura 33 – Wattímetro
Fonte: Autoria Própria
Ele pode ser encontrado no mercado na forma digital ou analógico e, pode
variar de acordo com as seguintes características: escala, precisão, erro, tamanho,
peso, frequência.
69
5.5.5 Megômetro
É um aparelho que mede resistências elevadas (na faixa de mega ohms). O
aparelho pode ser adaptado para valores muito maiores ainda, mas neste caso, a
própria resistência do meio ambiente, num dia úmido pode afetar as medidas.
Esse equipamento pode variar de acordo com: tensão de alimentação,
corrente consumida, faixa de medição (em ohms), precisão, tamanho, peso, tipo de
indicação, saída serial RS232 - ligação com computador (UCS, 2003).
5.5.6 Microhmímetro
Ao contrário do megômetro, o microhmímetro é um instrumento que mede
resistências muito baixas (na faixa de micro ohms).
Ele pode variar de acordo com: corrente de medição, tensão de medição,
fluxo de corrente na medição, erro e precisão, coeficiente de temperatura, faixa de
temperatura de operação, escala, display, tamanho, peso, saída serial RS232
(ligação com computador). Pode ou não possuir função rápida de teste tipo
“passa/não passa” com os resultados apresentados no display e por alarme sonoro,
simplificando consideravelmente as medições (CBR, 2011).
5.5.7 Medidor de Energia
O medidor de energia é um instrumento capaz de medir tensão e corrente
elétrica, corrente térmica máxima, potência ativa, fator de potência e frequência.
Ele é utilizado em painéis de controles elétricos, correção de sistemas,
transformadores de subestações, banco de testes, ensaios em luminárias, lâmpadas
e reatores.
Pode variar pelas seguintes especificações: alimentação, display, trifásico ou
monofásico, tensão de entrada, impedância de entrada, carga do transformador de
corrente, conexão, precisão e escala, grau de proteção, peso, tamanho, sistema de
conexão (COEL, 2001).
70
5.5.8 Termômetro
Um termômetro é um instrumento ou dispositivo utilizado para a medição da
temperatura de um componente. Sua aplicabilidade é grande, podendo ser utilizado
desde medições de temperaturas corporais até medições de temperatura em
lâmpadas, que é o caso.
Ele pode ser encontrado em alguns tipo, tais como: termômetro de vidro
(mercúrio), bimetálico, de gás, de resistência, podendo ser graduados em diversas
escalas: Kelvin (K), Fahrenheit (°F) e Celsius (°C).
5.5.9 Voltímetro
É um instrumento que faz medição de tensão elétrica. É dotado de duas
pontas de prova de acesso ao exterior conforme figura 34, através das quais se
pode medir a tensão aos terminais de uma fonte de tensão constante, entre dois
quaisquer pontos de um circuito elétrico, ou ainda, entre um ponto qualquer e a
referência.
Figura 34 – Voltímetro
Fonte: Autoria Própria
A ligação de um voltímetro ao circuito é paralela. Um voltímetro ideal procede
à medição da tensão sem absorver qualquer corrente elétrica (apresenta, por isso,
uma resistência elétrica de entrada infinita), característica que garante a não
interferência do aparelho no funcionamento do circuito (SENAI, 2011)
Pode ser do tipo digital ou analógico, dependendo da aplicação, o operador
do mesmo decide qual é o melhor para o caso. Pode variar pela escala (faixa de
tensão), erro, precisão, tamanho e peso.
71
5.5.10 Hipot
É um instrumento para ensaios de tensão aplicada em corrente contínua,
usado em ensaios de tensão aplicada para testes de isolação em cabos, capacitores
e isoladores em geral. Gera alta tensão com a máxima proteção para o operador.
Pode ser utilizado em concessionárias de energia elétrica, fabricante de fios
e cabos, empresas de engenharia de campo, teste de em reatores, luminárias e
capacitores.
O modelo varia de acordo com as seguintes especificações: alimentação,
consumo máximo de alimentação, polaridade de saída, potência, tensão CA ou CC,
indicadores de tensão e corrente, tamanho, peso (INTRUTEMP, 2011).
5.5.11 Amperímetro
O amperímetro é um instrumento que mede corrente elétrica.Ao contrário do
processo de medição da tensão, a medição de uma corrente elétrica obriga a que o
instrumento seja percorrido pela grandeza a diagnosticar, ele é ligado em séria com
o circuito, conforme figura 35. Um amperímetro ideal caracteriza-se pela capacidade
de medir a corrente sem incorrer em qualquer queda de tensão entre os seus dois
terminais (SENAI, 2011).
Figura 35 – Amperímetro
Fonte: Autoria Própria
5.5.12 Disjuntor
Os disjuntores são equipamentos que protegem fios e cabos elétricos contra
curto-circuitos e sobrecargas de energia, proporcionando aplicações seguras e
econômicas em instalações elétricas residenciais, comerciais e industriais.
72
Podem ser variados de acordo com o tempo de disparo, corrente nominal, número
de fases, tipo de curva (STECK, 2011).
5.5.13 Botão de Emergência
Esse equipamento serve para desligar o circuito caso haja alguma falha ou
mau funcionamento. É essencial para proteção de circuitos, principalmente em
bancadas e painéis.
Podem ser diferenciados pelo tipo de cor, geralmente vermelhos, e pelo tipo
de material.
5.5.14 Sinalizador
Indicada para uso temporário como iluminação de alerta, ou ainda, indicará
se o circuito está funcionando de forma adequada, ou terá algum defeito,
dependendo da função projetada para ele. Varia por tipo de material e cor.
5.5.15 Transformador de Corrente
Um transformador de corrente ou, tecnicamente conhecido por TC, é um
dispositivo que reproduz no seu circuito secundário, uma corrente que circula no
enrolamento primário. Esta corrente não altera a posição vetorial, e tem valor
definido e conhecido (SIEMENS, 2011).
Varia de acordo com seu tipo de relação de corrente (primária/secundária),
por exemplo, 50/5 A, classe de exatidão, carga nominal.
5.5.16 Borne
O borne serve de ligação elétrica de fios de transporte de energia com
condutor envolvido por isolante. Varia de acordo com seu tamanho, tipo e design.
73
5.5.17 Chave comutadora ou seletora
É o componente cuja função é a de selecionar o contato entre os diversos
componentes elétricos, dependendo de sua utilidade no circuito projetado. Pode ser
encontrada por formato, tamanho, quantidade de posições e capacidade de
sobrecarga.
74
6 PROCEDIMENTOS DOS ENSAIOS
Os procedimentos são conjuntos de ações sequenciais que permitem os
operadores realizarem os ensaios de forma correta e atingirem as metas. De acordo
com os resultados obtidos, é possível avaliar a qualidade dos produtos.
6.1 Folha de Dados
As folhas de dados, representadas pelas figuras 36 a 60, indicam o tipo de
ensaio que é realizado em seu respectivo componente, como também, os
equipamentos que são utilizados e os procedimentos descritos. Além disso, é
possível que o operador anote os valores obtidos e compare com os resultados
esperados, fazendo suas devidas observações sobre o ensaio que foi realizado.
75
6.1.1 Medição da corrente de curto circuito
Fonte: ABNT NBR 13593:2011.
Figura 36–Folha de dados – Medição da corrente de curto circuito
Fonte: Autoria Própria
76
6.1.2 Medição do fator de potência
Figura 37–Folha de dados – Medição do fator de potência
Fonte: Autoria Própria
77
6.1.3 Medição da corrente e potência de alimentação
Fonte: ABNT NBR 13593:2011.
Figura 38–Folha de dados – Medição da corrente e potência de alimentação
Fonte: Autoria Própria
78
6.1.4 Verificação da potência fornecida à lâmpada
Fonte: ABNT NBR 13593:2011.
Figura 39–Folha de dados – Verificação da potência fornecida à lâmpada
Fonte: Autoria Própria
79
6.1.5 Ensaio de verificação de perdas dos reatores
Fonte: ABNT NBR 13593:2011.
Figura 40–Folha de dados – Ensaio de verificação de perdas dos reatores
Fonte: Autoria Própria
80
6.1.6 Ensaio de elevação de temperatura
Fonte: ABNT NBR 13593:2011.
Figura 41–Folha de dados – Elevação de temperatura
Fonte: Autoria Própria
81
6.1.7 Ensaio de resistência de isolação
Fonte: ABNT NBR 13593:2011.
Figura 42–Folha de dados – Ensaio de resistência de isolação
Fonte: Autoria Própria
82
6.1.8 Ensaio de tensão aplicada ao dielétrico
Fonte: ABNT NBR 13593:2011.
Figura 43–Folha de dados – Tensão aplicada ao dielétrico
Fonte: Autoria Própria
83
6.1.9 Ensaio do Trapézio
Fonte: ABNT NBR IEC 60662:1997
Figura 44–Folha de dados – Trapézio
Fonte: Autoria Própria
84
6.1.10 Ensaio de resistência de isolamento
Fonte: CELG NTC-51:2006.
Figura 45–Folha de dados – Resistência de isolamento
Fonte: Autoria Própria
85
6.1.11 Ensaio de tensão aplicada ao dielétrico
Fonte: CELG NTC-51:2006.
Figura 46–Folha de dados – Tensão aplicada ao dielétrico
Fonte: Autoria Própria
86
6.1.12 Ensaio de tempo de resposta
Fonte: CELG NTC-51:2006.
Figura 47–Folha de dados – Tempo de resposta
Fonte: Autoria Própria
87
6.1.13 Ensaio de tempo de pulso
Fonte: CELG NTC-51:2006.
Figura 48–Folha de dados – Tempo de pulso
Fonte: Autoria Própria
88
6.1.14 Ensaio do nível de não operação
Fonte: CELG NTC-51:2006.
Figura 49–Folha de dados – Nível de não operação
Fonte: Autoria Própria
89
6.1.15 Resistência de isolamento entre terminais e o invólucro
Fonte: ABNT NBR 9934:1987.
Figura 50–Folha de dados – Resistência de isolamento entre terminais e invólucro
Fonte: Autoria Própria
90
6.1.16 Resistência de isolamento entre terminais
Fonte: ABNT NBR 9934:1987.
Figura 51–Folha de dados – Resistência de isolamento entre terminais
Fonte: Autoria Própria
91
6.1.17 Tensão aplicada entre terminais
Fonte: ABNT NBR 9934:1987.
Figura 52–Folha de dados – Tensão aplicada entre terminais
Fonte: Autoria Própria
92
6.1.18 Tensão aplicada entre terminais e o invólucro
Fonte: ABNT NBR 9934:1987.
Figura 53–Folha de dados – Tensão aplicada entre terminais e invólucro
Fonte: Autoria Própria
93
6.1.19 Ensaio de descarga do capacitor
Fonte: ABNT NBR 9934:1987.
Figura 54–Folha de dados – Descarga do capacitor
Fonte: Autoria Própria
94
6.1.20 Medição da capacitância
Fonte: ABNT NBR 9934:1987.
Figura 55–Folha de dados – Medição da capacitância
Fonte: Autoria Própria
95
6.1.21 Temperatura máxima da base
Fonte: ABNT NBR IEC 60662:1997
Figura 56–Folha de dados – Temperatura máxima da base
Fonte: Autoria Própria
96
6.1.22 Tensão de extinção
Fonte: ABNT NBR IEC 60662:1997
Figura 57–Folha de dados – Tensão de extinção
Fonte: Autoria Própria
97
6.1.23 Tensão rigidez dielétrica
Figura 58–Folha de dados – Tensão rigidez dielétrica
Fonte: Autoria Própria
98
6.1.24 Resistência ao isolamento
Figura 59–Folha de dados – Resistência ao isolamento
Fonte: Autoria Própria
99
6.1.25 Acréscimo de tensão nos terminais da lâmpada
Fonte: ABNT NBR IEC 60598-1:2010.
Figura 60–Folha de dados – Acréscimo de tensão nos terminais da lâmpada
Fonte: Autoria Própria
100
6.2 Preenchimento da Folha de Dados
De acordo com a figura 63, realizou-se um ensaio para o correto
preenchimento da folha de dados, fazendo com que isso, futuramente, auxilie o
operador que fará o teste.
O ensaio escolhido pela equipe foi o de tensão aplicada ao dielétrico,
ensaiado no reator. Para esse ensaio foi utilizado uma placa de aço e um reator
curto circuitado, estes dois foram, então, ligados entre si, conforme figuras 61 e 62.
Figura 61–Ensaio tensão aplicada ao dielétrico.
Fonte: Autoria Própria
101
Figura 62–Resultado da corrente no Hipot.
Fonte: Autoria Própria
Figura 63–Folha de dados preenchida.
Fonte: Autoria Própria
102
7 CONCLUSÃO
A mudança na comercialização de luminárias, com foco em iluminação
pública, fez com que o mercado brasileiro deixasse de vender a luminária separada
dos componentes e passasse para venda completa e pronta ao uso – com reator
ignitor, capacitor e lâmpada. Surge, então, a necessidade de testes que garantam o
correto funcionamento destes.
Visando a melhoria da qualidade das luminárias, realizamos estudos
juntamente com a empresa Fael Luce para criar um laboratório que tivesse como
finalidade a realização dos ensaios elétricos. Para que tal fato tornasse realidade, foi
necessário fazer uma pesquisa sobre o funcionamento das luminárias e os
equipamentos auxiliares, além de um estudo das normas nacionais.
Depois de realizado os estudos, identificamos os ensaios elétricos, além de
definirmos as metodologias destes. Para agregar informações foi realizado visita no
laboratório da empresa HidroWats – Indústria e Comércio de Reatores Ltda.
Com os ensaios elétricos descritos de acordo com as normas definiu-se,
juntamente com a empresa Fael Luce, os ensaios elétricos realmente necessários
para garantir a qualidade exigida pelo mercado. Feito isto, foi possível determinar os
equipamentos específicos e orçá-los, conforme consta nos Anexos A, B e C.
Projetamos o layout da bancada em software 3D através dos dimensionais
dos equipamentos. Idealizamos o circuito elétrico com finalidade de efetuar os
ensaios de forma correta e segura.
A montagem da bancada foi executada de forma parcial devido aos atrasos
comerciais e de logística, sendo assim foi possível realizar apenas um tipo de
ensaio, o de tensão aplicado ao dielétrico no reator, conforme descrito no item 3.3.8,
pois o hipot já era de posse da empresa Fael Luce.
A equipe cumpriu com seus objetivos pré-estabelecidos de definir as
metodologias, projetar e implantar o laboratório, deixando algumas sugestões para
outros trabalhos que possam utilizar o trabalho a fim de incrementar novos
processos, tais como: ensaios em luminárias de LEDs – possibilidade de tornar-se a
principal luminária na iluminação pública -; desenvolver um software supervisório
que mostre os resultados no computador e gere um relatório; fazer os cálculos de
incerteza dos equipamentos.
103
REFERÊNCIAS
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<http://portuguese.alibaba.com/product-gs/oval-100w-high-pressure-sodium-lamp323765564.html>. Acesso em: 25 maio 2011.
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ALVES, Mário Ferreira. ABC do Osciloscópio. 1998. 2 ed. Disponível em
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______. NBR 5461: Iluminação. Rio de Janeiro, 1991
______. NBR 60238: Porta Lâmpadas de Rosca Edison. Rio de Janeiro, 2005
______. NBR 60598: Luminárias - Parte 1: Requisitos gerais e ensaios. Rio de
Janeiro, 2010
______. NBR 9934: Capacitores Secos Auto-Regeneradores com Dielétrico de
Filme de Polipropileno Metalizado para motores de corrente alternada. Rio de
Janeiro, 1987
104
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 60662: Lâmpadas a
vapor de sódio a alta pressão. Rio de Janeiro, 1997
BOSI ARQUITETURA. Lâmpada Vapor de Mercúrio. 2010. Disponível em:
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ANEXO A - CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS DAS LÂMPADAS A
VAPOR DE SÓDIO
Fonte: Características elétricas das lâmpadas a vapor de sódio – CELG, 2006.
112
ANEXO B – ORÇAMENTO I
113
ANEXO C – ORÇAMENTO II
114
ANEXO D – ORÇAMENTO III