JUSTIFICATIVA TÉCNICA ECONOMICA

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Prefeitura Municipal de Campo Grande
Secretaria Municipal de Infraestrutura e Serviços Públicos – SISEP
JUSTIFICATIVA TÉCNICA ECONÔMICA
ESTUDO DE VIABILIDADE TÉCNICA E ECONÔMICA
PARA MELHORIA DO SISTEMA DE ILUMINAÇÃO
PÚBLICA SUBSTITUINDO AS LUMINÁRIAS
EXISTENTES PELAS DE TECNOLOGIA LED NO
MUNICÍPIO DE CAMPO GRANDE / MS.
1
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1. Introdução
A iluminação pública pode ser considerada como um serviço urbano essencial, capaz de
promover qualidade de vida e segurança a população, desde que efetivamente implementada
com eficiência e eficácia. (ELETROBRAS)
A utilização da tecnologia LED na Iluminação Pública tem sido praticada em diversos países e
criado perspectivas positivas no que diz respeito a economia de energia, sustentabilidade e
manutenção. A economia de energia é o ponto chave em um projeto de Iluminação Pública.
Fatores operacionais também justificam a substituição de tecnologia, com a frequente
necessidade de manutenção para com as lâmpadas de descarga utilizadas atualmente, devido a
sua curta vida útil, além do desgaste dos componentes que formam o conjunto.
Fatores ambientais também são levados em consideração e respeitados desde o início da
fabricação das luminárias LED e considerado o aspecto técnico econômico e o impacto sócio
ambiental, atendendo ao protocolo internacional RHOS (Restriction of Certain Hazardous
Substances), não possuindo elementos tóxicos em sua fabricação. Diferentemente da fabricação
das lâmpadas de descarga, como mercúrio e chumbo, além das emissões de raios ultravioleta
(UV) e infravermelho (IV) liberado pelas mesmas.
2. Impactos Ambientais
No processo de fabricação das lâmpadas fluorescentes e vapor mercúrio são essenciais o uso de
mercúrio para que elas funcionem corretamente, mesmo que em pequenas concentrações.
Em cada lâmpada de vapor contem entre 4 e 14 mg de mercúrio, quantidade suficiente para
causar danos à saúde, por ser acumulativo, esses resíduos são problemáticos, principalmente
em seu descarte, pois o elemento liberado pode afetar a camada protetora de ozônio na
atmosfera, além de contaminar o solo e aguas subterrâneas. Afetando assim todos os grupos de
organismos e ecossistemas. A reciclagem das lâmpadas fluorescentes é muito onerosa e apenas
cerca de 20% são recicladas, ou seja, 80 % de todas as lâmpadas no mundo são descartadas de
maneira incorreta.
Outro fator ambiental a ser considerado é a economia de energia, a partir do uso de lâmpadas
LED. Os últimos dados sobre a geração de energia no mundo, indica que elas são as maiores
emissoras de gases CO2, onde cada megawatt (MWh) de energia economizado ocorre uma
redução de até 1 tonelada de CO2 emitido na atmosfera.
Para o funcionamento de lâmpadas fluorescentes é necessário o uso de reatores, que em sua
fabricação é utilizado óleo Ascarel, DEHP e resina impregnada que são de difícil reciclagem e
exigem descontaminação. A legislação ambiental brasileira determina o tratamento e descarte
controlado dessas substancias.
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3. Iluminação Pública
Com uma iluminação pública eficaz, as ruas se tornam mais seguras possibilitando a população
ter acesso a espaços para lazer e negócios no período noturno.
Atualmente Campo Grande possui um total estimado de 93.645 pontos de iluminação, com um
percentual de 95,07% sendo atendido por lâmpadas vapor de sódio, 3,64% lâmpadas LED, 1,12%
vapor metálico e mercúrio e 0,16% com lâmpadas mistas.
89 028
90 000
80 000
70 000
60 000
50 000
40 000
30 000
20 000
10 000
0
1 056
VAPOR SÓDIO
VAPOR
METALICO E
MERCURIO
3 409
LED
152
OUTROS
Figura 1 – Percentual de tipos de lâmpadas na Iluminação Pública em Campo Grande – MS
Fonte: Prefeitura Municipal de Campo Grande – MS (2018)
As lâmpadas mais utilizadas atualmente são as de vapor de sódio, cuja eficiência luminosa
(lm/W) era a melhor relação custo benefício até a chegada do LED. A eficiência, ou rendimento
luminoso é um parâmetro que indica o quão eficiente uma fonte luminosa converte a energia
elétrica que recebe. Ela relaciona o fluxo luminoso (em lúmens) emitido pela fonte em relação
à potência despendida para alimentá-la (medida em watts).
Figura 2 – Eficiência Luminosa dos diferentes tipos de lâmpadas.
Fonte: http://aalok.com.br/blog/iluminacao-convencional-x-iluminacao-led/
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As lâmpadas metálicas e de sódio funcionam mediante a descarga elétrica em um tubo de vidro
contendo gases em seu interior, o que transforma a energia elétrica em luminosa. O fluxo
luminoso das lâmpadas de vapor, depois de 20% do seu tempo de vida útil perde 30% de luz,
porque o químico do seu interior se volatiza. Já o LED possui componentes que garantem o fluxo
luminoso consistente em até 70% de sua vida útil.
A vida mediana das lâmpadas de vapor varia entre 15.000 a 30.000 horas, porém, vários fatores
interferem em seu tempo de vida, tais como os reatores eletromagnéticos ou eletrônicos,
tensão da rede, vibrações e temperatura de operação. Uma das razões que faz o LED ser a
melhor opção é sua vida útil, estimada entre 50.000 a 65.000 horas, além de que a queima dos
LEDs não ocorre simultaneamente, mantendo seu fluxo luminoso, impossibilitando a
interrupção total de emissão de luz.
Figura 3 – Média vida útil dos diferentes tipos de lâmpadas.
Fonte: http://aalok.com.br/blog/iluminacao-convencional-x-iluminacao-led/
Outros fatores a serem considerados na escolha das luminárias é a temperatura de cor e o índice
de reprodução de cores (IRC). A temperatura de cor é a aparência cromática da luz emitida por
determinada fonte luminosa. Quanto mais alta a temperatura de cor, mais branca é a tonalidade
da luz emitida. As lâmpadas de vapor possuem entre 1900 e 2800 Kelvin (K).
Figura 4 – Escala cromática pela temperatura de cor.
Fonte: http://www.empalux.com.br/
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O IRC é a relação entre a cor real de um objeto ou superfície e a aparência percebida diante de
uma fonte luminosa.
Figura 5 – Média do índice de reprodução de cor de diferentes tipos de lâmpadas.
Fonte: http://www.empalux.com.br/
Esse índice varia de 0 a 100%, sendo que, quanto mais próximo de 100%, maior a fidelidade e
precisão das cores dos objetos.
Segundo resolução da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), a Iluminação Pública pode
ser definida como o serviço que tem por objetivo prover de luz, no período noturno ou nos
escurecimentos diurnos ocasionais, os logradouros públicos, inclusive aqueles que necessitem
de iluminação permanente no período diurno. (RESOLUÇÃO DA AGÊNCIA NACIONAL DE
ENERGIA ELÉTRICA - ANEEL N.º 456/2000, 2000).
Estima-se que no Brasil, o consumo de energia elétrica destinado à iluminação é relativamente
expressivo. Cerca de 20% do consumo total de energia elétrica está associado à produção de luz
através da energia elétrica, incluindo a iluminação pública. (RIBEIRO, 2012).
4. Cenário atual do consumo de energia elétrica pela iluminação pública de campo
grande
A seguir demonstraremos o consumo atual de energia elétrica na iluminação pública de Campo
Grande e uma previsão de economia caso ocorra a substituição total da iluminação atual por
luminárias LED.
Fórmula kWh mês = (potência da lâmpada * 11,86(horas utilização por dia) * 30(dias mês) *
quantidade de lâmpadas) /1000(para converter em quilowatts)
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CONSUMO TOTAL
QUANTIDADES
ESTIMADO
CONSUMO ATUAL
LÂMPADA ATUAL
ESTIMADAS DE
/POTÊNCIA (WATT)
ESTIMADO kWh mês
LÂMPADAS 01/2018
LÂMPADA + REATOR
FLUORESCENTE 20
22
1
7,82
FLUORESCENTE 30
35
3
37,35
FLUORESCENTE 60
66
7
164,37
FLUORESCENTE 65
80
28
796,99
INCANDESCENTE 150
170
4
241,94
LAMPADA HALOGENA 300
335
1
119,19
LAMPADA HALOGENA 70
80
7
199,24
LAMPADA LED 165
172
791
48.407,30
LAMPADA LED 40
41
2618
38.190,86
MISTA 160
180
17
1.088,74
MISTA 250
275
71
6.946,99
MISTA 400
440
1
156,55
MISTA 500
550
12
2.348,28
VAPOR DE SODIO 100
118
2
83,96
VAPOR DE SODIO 150
169,995
1094
66.169,73
VAPOR DE SODIO 250
275
29243
2.861.281,33
VAPOR DE SODIO 250
275
5
489,22
VAPOR DE SODIO 350
386,015
1
137,34
VAPOR DE SODIO 360
396
27
3.804,21
VAPOR DE SODIO 400
440
4162
651.569,42
VAPOR DE SODIO 70
85,001
54494
1.648.081,43
VAPOR MERCURIO 125
137
76
3.704,58
VAPOR MERCURIO 250
266
9
851,78
VAPOR MERCURIO 400
425
671
101.465,26
VAPOR MERCURIO 80
89
4
126,66
VAPOR METALICA 150
170
12
725,83
VAPOR METALICA 70
84
48
1.434,58
VAPOR METALICA 1000
1150
29
11.865,93
VAPOR METALICA 200
230
2
163,66
VAPOR METALICA 250
275
108
10.567,26
VAPOR METALICA 400
440
97
15.185,54
TOTAL
93645
5.479.493,31
Tabela 1 – Consumo atual estimado por tipos e quantidades de lâmpadas.
Fonte: Autor.
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5. Cenário futuro do consumo de energia elétrica pela iluminação pública de campo
grande
LÂMPADA
LED
CONSUMO TOTAL /POTÊNCIA
(WATT) DRIVE + LED
40w
50w
120w
150W
165W
QUANTIDADES
LÂMPADAS
41
51
121
159
172
CONSUMO
FUTURO kWh mês
12618
30236
35000
15000
791
93645
TOTAL
184.068,86
548.656,40
1.506.813,00
848.583,00
48.407,30
3.136.528,56
Tabela 2 – Consumo futuro estimado caso ocorra substituição por tipos e quantidades de lâmpadas.
Fonte: Autor.
6. Demonstrativo da economia no consumo de energia elétrica pela iluminação pública
de Campo Grande
LÂMPADA ATUAL
LAMPADA LED 40
VAPOR DE SODIO 70
FLUORESCENTE 20
FLUORESCENTE 30
FLUORESCENTE 60
FLUORESCENTE 65
LAMPADA HALOGENA 70
VAPOR DE SODIO 100
VAPOR DE SODIO 70
VAPOR MERCURIO 125
VAPOR MERCURIO 80
VAPOR METALICA 70
INCANDESCENTE 150
LAMPADA HALOGENA 300
MISTA 160
MISTA 250
VAPOR DE SODIO 70
VAPOR DE SODIO 150
VAPOR DE SODIO 250
VAPOR MERCURIO 250
VAPOR METALICA 150
QUANTIDADES
01/2018
2618
10000
1
3
7
28
7
2
30060
76
4
48
4
1
17
71
14434
1094
19248
9
12
CONSUMO
LAMPADA
ATUAL kWh mês
LED
38.190,86
302.433,55
7,82
37,35
164,37
796,99
199,24
83,96
909.115,27
3.704,58
126,66
1.434,58
241,94
119,19
1.088,74
6.946,99
436.532,59
66.169,73
1.883.320,56
851,78
725,83
40
50
120
CONSUMO
FUTURO kWh
mês
38.190,86
145.878,00
18,14
54,43
127,02
508,08
127,02
36,29
545.462,74
1.379,08
72,58
870,99
172,20
43,05
731,88
3.056,67
621.409,68
47.098,66
828.661,04
387,46
516,62
7
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VAPOR METALICA 200
VAPOR METALICA 250
MISTA 400
MISTA 500
VAPOR DE SODIO 250
VAPOR DE SODIO 350
VAPOR DE SODIO 360
VAPOR DE SODIO 400
VAPOR MERCURIO 400
VAPOR METALICA 1000
VAPOR METALICA 400
LAMPADA LED 165
TOTAL
2
108
1
12
10000
1
27
4162
671
29
97
791
93645
163,66
10.567,26
156,55
2.348,28
978.450,00
137,34
3.804,21
651.569,42
101.465,26
11.865,93
15.185,54
48.407,30
5.476.413,33
150
165
86,10
4.649,59
56,57
678,86
565.722,00
56,57
1.527,44
235.453,49
37.959,94
1.640,59
5.487,50
48.407,30
3.136.528,56
Tabela 3 – Demonstrativo de substituição e economia de energia elétrica.
Fonte: Autor.
A tabela 3 demonstra uma redução estimada de 42,73% no consumo de energia elétrica após a
substituição total das luminárias atuais pelas com tecnologia LED.
Hoje o município tem um gasto médio mensal de R$28,86 por lâmpada acessa da iluminação
pública, totalizando o valor excessivo médio de R$2.702.733,04 (Dois milhões setecentos e
dois mil, setecentos e trinta e três reais e quatro centavos). Segue planilha abaixo:
Custo Mensal de energia atualmente
MÊS
CUSTO
R$
2.865.064,80
R$
jan/18
2.738.903,15
R$
fev/18
2.504.231,16
R$
MÉDIA
2.702.733,04
CUSTO
MÉDIO
QUANT.
POR
UNIDADE
dez/17
MÊS
CUSTO
ESTIMADO
QUANT.
R$
1.640.822,61
R$
R$ 29,25
2
1.568.569,83
R$
R$ 26,74
3
1.434.173,19
R$
R$ 28,86 MÉDIA
1.547.855,21
R$ 30,59
93645
Custo Mensal Estimado
1
93645
CUSTO
MÉDIO
ESTIMADO
POR
UNIDADE
R$
17,52
R$
16,75
R$
15,32
R$
16,53
Tabela 4 – Demonstrativo redução de custo com energia elétrica.
Fonte: Autor.
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7. Manutenção
Um dos maiores ganhos com a melhoria do sistema de iluminação para a tecnologia LED,
encontrasse na área de manutenção, devido ao seu tempo de vida útil e por possuir menos
pontos de falha, tais como reator e luminárias inapropriadas.
A luminária LED tem uma expectativa de vida útil de mais de 50 mil horas, correspondendo a
aproximadamente 12 anos, enquanto que a expectativa de uma lâmpada de vapor de sódio gira
em torno de 15 mil horas, ou seja, aproximadamente 4 anos. Como pode ser visto na Figura 3.
Sua utilização possibilita um intervalo maior entre as manutenções, ocasionando uma
diminuição nos gastos com mão de obra operacional, uma vez que reduz em até três vezes a
necessidade de substituição das luminárias.
Atualmente na cidade de Campo Grande é despendido em média um gasto de manutenção
mensal de R$14,05 por ponto de iluminação pública, contabilizando um gasto médio de R$
1.316.057,08 (Um milhão trezentos e dezesseis mil, cinquenta e sete reais e oito centavos) por
mês.
Devido ao maior tempo de vida útil do LED chegando a 66% se comparado as lâmpadas de
descarga, prevendo uma redução no custo de manutenção até três vezes menor nas luminárias
LED instaladas, podendo reduzir o custo dessa manutenção para R$447.459,41. Segue planilha
demonstrativa abaixo:
Custo Mensal de manutenção
MÊS
CUSTO
R$
1.396.336,88
R$
jan/18
516.653,05
R$
fev/18
2.035.181,30
R$
MÉDIA
1.316.057,08
CUSTO
MÉDIO
QUANT.
MÊS POR
UNIDADE
dez/17
93645
R$
14,91
R$
5,52
R$
21,73
R$
14,05
Custo Mensal Estimado com manutenção
MÊS
CUSTO MÉDIO
CUSTO
QUANT. ESTIMADO POR
ESTIMADO
UNIDADE
R$
474.754,54
R$
2
175.662,04
R$
3
691.961,64
R$
MÉDIA
447.459,41
1
93645
R$
5,07
R$
1,88
R$
7,39
R$
4,78
Tabela 5 – Demonstrativo redução de custo com manutenção da iluminação pública.
Fonte: Autor.
8. ANÁLISE DE PAYBACK
Para avaliar o retorno financeiro considerou-se a substituição das luminárias com lâmpadas de
descarga para luminárias com tecnologia LED conforme descrito na tabela 3. O tempo de retorno
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foi calculado pela relação custo do investimento dividido pela economia anual na energia
elétrica com luminárias LED e manutenção das mesmas.
VALOR ESTIMADO ANUAL
CENÁRIO ATUAL
CENÁRIO
ATUAL
ENERGIA
ELÉTRICA
CENÁRIO
ATUAL
MANUTENÇÃ
O
R$
32.432.796,44
R$
15.792.684,92
CENÁRIO
PREVISTO
ENERGIA
ELÉTRICA
CENÁRIO
PREVISTO
MANUTENÇÃ
O
R$
48.225.481,36
TOTAL
ECONOMIA
ANUAL
ESTIMADA
VALOR ESTIMADO ANUAL
ILUMINAÇÃO PÚBLICA LED
R$
18.574.262,52
R$
13.858.533,92
R$
5.369.512,87
R$
10.423.172,05
R$
23.943.775,39
R$
24.281.705,97
Tabela 6 – Demonstrativo redução de custo total com iluminação pública.
Fonte: Autor.
Os investimentos necessários para implantação de luminárias a Led estão associados
principalmente com aquisição desse tipo de luminárias. Pois o custo para substituição das
luminárias é idêntico ao de uma manutenção, não sendo necessária a contratação de mão de
obra. A tabela 7 mostra o investimento inicial orçado para compra das luminárias, visto que esse
é um valor orçado, ao ser aberto o processo licitatório para registro de preço, esses valores
podem sofrer uma redução.
LOTE
ITE
M
1
LOTE I
2
3
ESPECIFICAÇÃO /
MATERIAIS ELETRICOS
VALOR
UNITÁRIO
UN
QUANT.
VALOR TOTAL
UN
11.250
490,39 R$ 5.516.887,50
UN
20.000
791,97 R$ 15.839.400,00
UN
15.000
920,34 R$ 13.805.100,00
LUMINÁRIA LED 50W
LUMINÁRIA LED 120W
LUMINÁRIA LED 150W
TOTAL DO LOTE I
TOTAL DO ORÇAMENTO==>
R$
R$
35.161.387,50
35.161.387,50
Tabela 7 – Demonstrativo do investimento com luminária LED.
Fonte: Autor.
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9. CONCLUSÃO
As luminárias públicas com tecnologia LED trazem melhorias técnicas e maior eficiência
energética para iluminação pública. Pelo motivo de sua longa vida útil e alta eficiência luminosa,
evitam suspensões de serviço, prejuízos e substituições constantes, consumindo em média 58%
menos energia elétrica, garantindo grande economia de custos. Os benefícios alcançados, vão
além, pois melhoram a qualidade de iluminação, reduzem a emissão de CO2 para a atmosfera,
não possuem produtos tóxicos na sua composição e não impactam a vida noturna dos insetos.
20 de Fevereiro de 2018, Campo Grande – MS.
_______________________________
EILONEI FRANCISCO DE SOUZA
GERENTE DE ILUMINAÇÃO PÚBLICA
SECRETÁRIA MUNICIPAL DE INFRAESTRUTURA E SERVIÇOS PÚBLICOS
- SISEP
Autorizo a abertura de processo administrativo para fins de licitação nos
termos do art. 38º da Lei 8.666/93.
_______________________________
Rudi Fiorese
Secretário Municipal de Infraestrutura e Serviços Públicos – SISEP.
___/___/_____, Campo Grande – MS.
11
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