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 Av. Gury Marques s/n, km 2,5 – Jd. Monumento – Campo Grande / MS – CEP: 79063-000 – Fone (67) 3314-3600 Prefeitura Municipal de Campo Grande Secretaria Municipal de Infraestrutura e Serviços Públicos – SISEP 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. 2 Av. Gury Marques s/n, km 2,5 – Jd. Monumento – Campo Grande / MS – CEP: 79063-000 – Fone (67) 3314-3600 Prefeitura Municipal de Campo Grande Secretaria Municipal de Infraestrutura e Serviços Públicos – SISEP 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/ 3 Av. Gury Marques s/n, km 2,5 – Jd. Monumento – Campo Grande / MS – CEP: 79063-000 – Fone (67) 3314-3600 Prefeitura Municipal de Campo Grande Secretaria Municipal de Infraestrutura e Serviços Públicos – SISEP 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/ 4 Av. Gury Marques s/n, km 2,5 – Jd. Monumento – Campo Grande / MS – CEP: 79063-000 – Fone (67) 3314-3600 Prefeitura Municipal de Campo Grande Secretaria Municipal de Infraestrutura e Serviços Públicos – SISEP 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) 5 Av. Gury Marques s/n, km 2,5 – Jd. Monumento – Campo Grande / MS – CEP: 79063-000 – Fone (67) 3314-3600 Prefeitura Municipal de Campo Grande Secretaria Municipal de Infraestrutura e Serviços Públicos – SISEP 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. 6 Av. Gury Marques s/n, km 2,5 – Jd. Monumento – Campo Grande / MS – CEP: 79063-000 – Fone (67) 3314-3600 Prefeitura Municipal de Campo Grande Secretaria Municipal de Infraestrutura e Serviços Públicos – SISEP 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 Av. Gury Marques s/n, km 2,5 – Jd. Monumento – Campo Grande / MS – CEP: 79063-000 – Fone (67) 3314-3600 Prefeitura Municipal de Campo Grande Secretaria Municipal de Infraestrutura e Serviços Públicos – SISEP 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. 8 Av. Gury Marques s/n, km 2,5 – Jd. Monumento – Campo Grande / MS – CEP: 79063-000 – Fone (67) 3314-3600 Prefeitura Municipal de Campo Grande Secretaria Municipal de Infraestrutura e Serviços Públicos – SISEP 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 9 Av. Gury Marques s/n, km 2,5 – Jd. Monumento – Campo Grande / MS – CEP: 79063-000 – Fone (67) 3314-3600 Prefeitura Municipal de Campo Grande Secretaria Municipal de Infraestrutura e Serviços Públicos – SISEP 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. 10 Av. Gury Marques s/n, km 2,5 – Jd. Monumento – Campo Grande / MS – CEP: 79063-000 – Fone (67) 3314-3600 Prefeitura Municipal de Campo Grande Secretaria Municipal de Infraestrutura e Serviços Públicos – SISEP 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 Av. Gury Marques s/n, km 2,5 – Jd. Monumento – Campo Grande / MS – CEP: 79063-000 – Fone (67) 3314-3600