Análise da Evolução da Qualidade das LFC s disponíveis no Mercado Brasileiro

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1 Políticas Energéticas para a Sustentabilidade 25 a 27 de agosto de 2014 Florianópolis SC Análise da Evolução da Qualidade das LFC s disponíveis no Mercado Brasileiro Márcio Zamboti Fortes 1, Geraldo Martins Tavares 2 Adriano Pinheiros Fragoso 3, Ana Carolina de Paula Soares 4 RESUMO Com o aumento anual do consumo de Lâmpadas Fluorescentes Compactas (LFC s) no Mercado Brasileiro é necessária uma regulamentação que promova uma constante melhoria da segurança e eficiência desse produto para o usuário. Dentro desta linha de ação, existem Laboratórios de Luminotécnica acreditados junto ao INMETRO para avaliar e aprovar a comercialização dos diversos fornecedores de LFC s. A Universidade Federal Fluminense (UFF) possui um destes laboratórios nomeado de LABLUX. Este trabalho apresenta dados referentes à qualidade das LFC s testadas no período de e comentários sobre a evolução dos critérios de avaliação. Palavras-chave: Iluminação, Qualidade de Produto, Luminotécnica, Lâmpadas fluorescentes compactas. 1 Universidade Federal Fluminense, mzf@vm.uff.br, (21) Universidade Federal Fluminense, gtavares@vm.uff.br, (21) Universidade Federal Fluminense, lablux@vm.uff.br, (21) Universidade Federal Fluminense, acspaula@id.uff.br, (21)

2 ABSTRACT With the insertion more massive of Compact Fluorescent Lamps (CFL's) in the Brazilian market is required a quality monitoring and evaluating of equipment sold. Within this action line, there are Lighting Laboratories accredited by INMETRO to evaluate and approve to market different models/manufacturers LFC's. The Fluminense Federal University (UFF) own one of these labs named LABLUX. This paper presents data on the LFC's quality tested during the period and comments on the progress of the evaluation criteria. 1. INTRODUÇÃO O governo brasileiro, em 1985, por meio dos Ministérios de Minas e Energia e de Indústria e Comércio, criou o Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica (PROCEL). O objetivo principal do PROCEL é promover a racionalização da produção e do consumo de energia elétrica, para que se eliminem os desperdícios e se reduzam os custos e os investimentos setoriais. Com a crise que ocorreu no setor elétrico brasileiro em 2001, foi publicada a Lei de 17 de outubro de 2001 que estabeleceu uma política nacional de eficiência energética voltada para máquinas e aparelhos consumidores de energia no Brasil. Logo em seguida foi publicado o Decreto de 19 de dezembro de Por meio desse, ficou regulamentada a lei que define os pontos a serem avaliados em cada produto e também que o INMETRO seria o órgão responsável pelos programas de fiscalização e avaliação da conformidade. Em 2005, o INMETRO concede à Universidade Federal Fluminense (UFF) a designação para atuar no Programa Brasileiro de Etiquetagem (PBE) com seu Laboratório de Luminotécnica (LABLUX) na área de ensaios em lâmpadas fluorescentes compactas com reator integrado, com o objetivo de comprovar os índices mínimos de eficiência energética, estabelecidos pelo regulamento de avaliação de conformidade de LFC s. Esta atividade é importante para a melhoria de qualidade do produto comercializado no Brasil já que existem diversas marcas no mercado de LFC s e que estas devem ser periodicamente avaliadas para garantir a manutenção do atendimento aos requisitos normativos aplicáveis pelo INMETRO e pela ELETROBRÁS/ PROCEL. 2

3 O uso de laboratórios em universidades para fins didáticos e acadêmicos é comum como a experiência reportada por Means e outros (2007). O LABLUX possui a característica de desenvolver atividades de ensino, pesquisa e extensão e a sua integração junto à Rede Brasileira de Laboratórios Acreditados - RBLE, para o fortalecimento destes três pilares como destacado em (Fortes e outros, 2013). Existem diversos estudos que avaliam a inserção das LFC s e outras tecnologias de iluminação nas diferentes sociedades em todo o mundo. Podem-se citar como exemplos: a inserção de LFC e LED em Gana (Sekyre e outros, 2012), a redução da curva de carga devido ao uso massivo de LFC s (Trifunovic e outros, 2009) e a conservação de energia com a aplicação de LFC s (Fortes e outros, 2011). Estudos comparando as tecnologias das diversas lâmpadas estão apresentados em fóruns, como: análise de desempenho de lâmpadas domésticas (incluindo LFC s) em (Aman e outros, 2013) e estudo comparativo entre os diversos modelos de lâmpadas (Uyaisom, 2011). Conhecer a qualidade de energia dos produtos de iluminação comercializados ajuda a entender o impacto que estes possam vir a causar às redes de distribuição, nesta linha de pesquisa citam-se os trabalhos de Watson e outros (2009) e Radakovic e outros (2005). Um trabalho do comportamento durante a energização das LFC s (Chondrakis e Topalis, 2009) e modelos de estimação dos parâmetros dos reatores (Sainz e outros, 2013) também são pesquisas relacionadas ao tema e aqui referenciadas. Sabe-se que uma das principais formas de se conseguir reduzir o consumo em instalações residenciais e comerciais é a substituição de lâmpadas incandescentes por LFC s. Por apresentarem uma eficiência luminosa de quatro a cinco vezes maiores que as incandescentes de uso doméstico esta pratica se tornou comum, pois se precisa de uma potência bem menor para gerar o mesmo fluxo luminoso das lâmpadas incandescentes. Estudo que avalia o impacto do banimento da fabricação de lâmpadas incandescentes é reportado em (Mills e Schleich, 2010). 2. Mercado de LFC s e lâmpadas Incandescentes no Brasil De acordo com a Associação Brasileira da Indústria de Iluminação (ABILUX) foram comercializadas 560 milhões de lâmpadas em 2011, das quais 250 milhões (44,64%) eram incandescentes, 200 milhões (35,71%) de fluorescentes compactas, 90 milhões (16,07%) de fluorescentes tubulares e 20 milhões (3,57%) de halógenas. 3

4 Levando em consideração somente os dois tipos lâmpadas compactas mais utilizadas em residências, as incandescentes responderiam por 55,56% do mercado e as LFCs por 44,44%. A Tabela 1 apresenta o volume de importação de lâmpadas incandescente e LFC no Brasil de 2006 a 2012, estimado a partir dos dados de importação fornecidos pela Receita Federal. Tabela 1 - Volume de importação de lâmpadas incandescentes e LFC Mil de unidades. Ano Incandescente Fluorescente Comum Halógena Compacta Tubular Total Fonte: PBE/INMETRO Dconf/Dipac/(000)/ Histórico do Programa de Etiquetagem de LFC no Brasil O programa de etiquetagem para obtenção da Etiqueta Nacional de Conservação de Energia - ENCE de LFC teve inicio em 2002, de caráter voluntário, através do estabelecimento da eficiência luminosa mínima de 40lm/W, em 100h de funcionamento e com uma depreciação máxima de 20% em 2000h, através do Padrão PROCEL INMETRO O programa de etiquetagem para LFC passou a ser compulsório, por meio da Portaria n.º 289, de 16 de novembro de 2006, com prazo para adequação em dezembro de Os níveis mínimos de eficiência energética a serem atendidos nos ensaios ao completar 2000 horas de funcionamento correspondem a 80% daqueles definidos na tabela, que se equivale a 100h de funcionamento ininterrupto. Foram introduzidos requisitos de vida mediana para as LFCs. 4

5 De acordo com a portaria, no ensaio de 2000h, seria admitida a queima de no máximo uma unidade, dentro de amostra de 10 unidades. Após este ensaio, a amostra iria continuar até a obtenção de sua vida mediana, que consistia o instante que ocorria a quinta queima. Para os ensaios de acompanhamento da produção, não era permitido que a vida mediana fosse inferior a 90% da vida declarada. Em 2010, foi realizada nova revisão dos níveis mínimos de eficiência luminosa pela portaria Inmetro nº 489/2010. Neste documento foi estabelecido o tempo de vida mediana mínima de horas, até então, era muito comum produtos no mercado com valores de a 4.000h. O tamanho da amostra passou de 12 unidades para, sendo: 20 unidades para 100h, 2000 h e vida mediana e 10 unidades exclusivas para ensaio de segurança elétrica e 02 unidades para contraprovas. Para as LFCs refletoras, foi estabelecido o nível mínimo de 31lm/w para todas as potências. Em relação aos ensaios de segurança elétrica, são realizados ensaios de intercambiabilidade, proteção contra choque elétrico, resistência de isolamento, rigidez dielétrica, elevação de temperatura da base, resistência à torção, resistência ao calor, resistência à chama e ignição e condições de falha Na tabela 2 apresentam-se os resultados de evolução das eficiências luminosas exigidas ao longo dos processos de etiquetagem para LFCs: Tabela 2 - Volume de importação de lâmpadas incandescentes e LFC Mil de unidades. Potência da Lâmpada (W) e configuração para tensões de 127 e 220 V Padrão Procel INMETRO 2002 Portaria 289/2006 Portaria 489/2010 Potência da lâmpada 6 W W < Potência da lâmpada 8 W W < Potência da lâmpada 12 W W < Potência da lâmpada 15 W W < Potência da lâmpada 18 W W < Potência da lâmpada 25 W W < Potência da lâmpada Fonte: PBE/INMETRO Em relação ao fator de potência, em 2004 foi estipulado que lâmpadas de potência igual ou superior a 60 W deveriam ser de alto fator de potência, isto é, maior que 0,92. Esse critério foi mantido pela Portaria 289 de

6 Com a entrada em vigor da Portaria 489 de 2010, a exigência para o alto fator de potência passou a ser exigido para as potências acima de 25W. Destaca-se nesse processo de melhoria da eficiência a participação da ELETROBRÁS/PROCEL, através do Selo PROCEL, de caráter voluntário, que premia os modelos que apresentaram eficiência luminosa bem superior que o valor mínimo exigido pelo INMETRO para lâmpadas sem invólucro, indicados na Tabela 3. Tabela 3 Nível de eficiência mínima para o Selo PROCEL. (PROCEL/ELETROBRÁS, 2010) Embora seja de caráter voluntário, vários órgãos públicos exigem o Selo PROCEL em suas licitações como requisito obrigatório para que os fabricantes possam fornecer seus produtos. 4 Evolução da Eficiência Luminosa das Lâmpadas testadas no LABLUX O LABLUX realiza medições para avaliação da conformidade das LFC s desde A Tabela 4 apresenta uma evolução com relação à eficiência luminosa das unidades enviadas para testes no laboratório. Também no LABLUX foram avaliadas características de desempenho de 10 amostras de fabricantes diferentes de LFC s quanto ao comportamento frente a variações de tensão (Fortes e outros, 2014), e alguns resultados estão apresentados nas Tabelas 5 e 6. 6

7 Eficiência Medida (lm/w) Tabela 4 - Eficiência luminosa média das lâmpadas ensaiadas no LABLUX Potência Nominal da Lâmpada (W) Ano/Modelo ,1 54,1 49,4 54, ,5 55,4 56,7 55,6 55,6 56, ,8 56,6 58,9 59,1 57,2 59, ,5 57,8 59,8 61, , ,5 61,8 61,2 61, ,6 59,9 62,6 62,1 61,7 62, ,1 60,2 63,7 62,6 66,4 64, , ,6 66,6 64,3 Tabela 5 - Menores e Maiores fatores de potência por amostra com respectivos THD s de tensão. N⁰ da Amostra Menor fator de potência medido não corrigido e Maior fator de potência medido não corrigido e THD U % na medição THD U % na medição 1 0, ,2 0, ,6 2 0, ,8 0, ,91 3 0, ,1 0, ,11 4 0, ,9 0, ,1 5 0, ,98 0, ,33 6 0, ,1 0, ,88 7 0, ,3 0, ,2 8 0, ,9 0, ,72 9 0, ,2 0, ,9 10 0, ,4 0, ,6 7

8 N⁰ da Amostra Tabela 6 Indicadores de eficiência por variação de tensão aplicada. Maior Eficiência (lm/w) / % Tensão 1 54 / ,5 / ,1/ ,1 / ,1 / -4 63,5 / ,8 / 0 46,6 / ,2 / +1 50,2 / ,7 / -5 55,4 / ,6 / ,5 / ,7 / ,1 / ,7 / ,1 / ,2 / / +5 Menor Eficiência (lm/w) / % Tensão 5 Conclusões O regulamento de avaliação da conformidade atual das lâmpadas fluorescentes compactas com reator integrado, portaria Inmetro nº489 de 2010, evoluiu significativamente quando comparado com os iniciais de Sistematicamente vem-se verificando uma melhora no desempenho dessas lâmpadas, pois mesmo as marcas/fabricantes já aprovadas no passado, são obrigadas a realizarem periodicamente a manutenção dos ensaios para comprovarem que continuam atendendo a regulamentação vigente. A eficiência exigida pela portaria atual é 35% maior do que a exigida inicialmente nos critérios de A eficiência luminosa medida em laboratório entre o período de 2006 a 2013 apresentou aumento médio de 22%. Se esta comparação tivesse sido realizada desde 2002, esse aumento provavelmente seria ainda maior. Outra grande contribuição da regulamentação foi o estabelecimento da vida mediana mínima, que atualmente é de 6.000h, ao passo que era muito usual encontrar no mercado lâmpadas com vida de 3.000h e 4.000h. Levando em consideração que são lâmpadas mercuriais, isso traz um impacto ambiental positivo. Em relação ao fator de potência, as potências acima 25 W comercializadas atualmente no País são de alto fator de potência, significando menos energia reativa circulando nos condutores de energia e consequente sobrecarga aos sistemas de distribuição. Os ensaios de segurança atualmente exigidos pela portaria simulam condições bastantes adversas para evitar que as mesmas apresentem algum tipo de acidente ao consumidor, trazendo mais confiabilidade para o produto. 8

9 Do ponto de vista dos autores deste trabalho, esta melhoria é devido ao desenvolvimento tecnológico dos fabricantes e em grande parte a ação das organizações nacionais que acompanham e certificam estes equipamentos. Nesta linha de pensamento, o PROCEL, o INMETRO, as associações dos fabricantes e os laboratórios certificadores têm papel destacado, pois discutem, elaboram e aplicam normatizações para que o produto entregue ao consumidor atenda a requisitos de qualidade. Para o funcionamento frente às variações de tensão limites referenciados no PRODIST Módulo 8, as LFC s atendem aos requisitos mínimos, mas os produtos não possuem uniformidade neste aspecto em todos os fornecedores testados. Referências Bibliográficas AMAN, M.M.; JASMON, G.B.; MOKHLIS, H.; BAKAR, A.H.A.; Analysis of the performance of domestic lighting lamps, Energy Policy, vol.52, p , doi: /j.enpol ANEEL, Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional PRODIST Módulo 8 Qualidade de Energia Elétrica, revisão 5, CHONDRAKIS, N.G.; TOPALIS, F.V.; Starting characteristics of fluorescent tubes and compact fluorescent lamps operating with electronic ballasts, Measurement, vol.42, p.78-86, doi: /j.measurement FORTES, M.Z.; PEREIRA, A.M.E.; FRAGOSO, A.P.; TAVARES, G.M.; Avaliação de LFC s nos limites de tensão do PRODIST, Engevista, (In Pres.). FORTES, M.Z.; FASSARELA, J.E.V.; FRAGOSO, A.P.; TAVARES, G.M.; O uso de Laboratório de Luminotécnica para Estudos de Qualidade de Energia, Revista de Ensino de Engenharia, vol.32, p.1-7, FORTES, M.Z.; SANTOS, T.L.; ENTRINGER, E.S.; Aspectos a considerar na aplicação de Lâmpadas Fluorescentes Compactas com respeito à Conservação/Qualidade de Energia, In: Anais do 26º Congresso Brasileiro de Manutenção, p. TT-017, INMETRO, Portaria 283/2008, Regulamento de Avaliação da Conformidade para Lâmpadas de Uso Doméstico - Linha Incandescente, INMETRO, Portaria 489/2010, Requisitos de Avaliação da Conformidade para Lâmpadas Fluorescentes Compactas com Reator Integrado à Base,

10 MEANS, J.K.; ANNEBERG, L.; SNYDER, C.; FENG, J.; Work in Progress Muldisciplinary Laboratory for Development, Design and Consumer Testing of Marketable Residential LED Luminaries, In: Proc. of 37 th Annual Frontiers in Education Conference, p. F2C-13-F2C-14, doi: /FIE MILLS, B.F.; SCHLEICH, J.; Why don t households see the light? Explaining the diffusion of compact fluorescent lamps, Resource and Energy Economics, v.32, p , doi: /j.reseneeco PROCEL/ELETROBRÁS; Critérios para a Concessão do Selo Procel de Economia de Energia a Lâmpadas Fluorescentes Compactas com Reator Integrado, 2010, link: ZTSvc.asp?DocumentID=%7BEB975CB1-1FA4-4B DACB290%7D&ServiceInstUID=%7BAEBE43DA-69AD-4278-B9FC DD07B52%7D. RADAKOVIC, Z.; TOPALIS, F.V.; KOSTIC, M.; The voltage distortion in low-voltage networks caused by compact fluorescent lamps with electronic gear, Electric Power Systems Research, vol.73, p , doi: /j.epsr SAINZ, L.; CUNILL, J.; MESAS, J.J.; Parameter estimation procedures for compact fluorescent lamps with electronic ballasts, Electric Power Systems Research, vol.95, p.77-84, doi: /j.epsr SEKYERE, C.K.K.; FORSON, F.K; AKUFFO, F.O.; Technical and economic studies on lighting systems: A case for LED lanterns and CFLs in rural Ghana, Renewable Energy, vol.46, p , doi: /j.renene TRIFUNOVIC, J.; MIKULOVIC, J.; DJURISIC, Z.; DJURIC, M.; KOSTIC,M.; Reductions in electricity consumption and power demand in case of the mass use of compact fluorescent lamps, Energy, vol.34, p , doi: /j.energy UYAISOM, C.; Effect of Jumbo Compact Fluorescent Lamp on the Electrical Energy Saving and Harmonics Noise, Procedia Engineering, vol.8, p , Doi: /j.proeng WATSON, N.R.; SCOTT, T.L.; HIRSCH, S.J.J.; Implications for Distribution Networks of High Penetration of Compact Fluorescent Lamps, IEEE Transactions on Power Delivery, vol.24, p , doi: /TPWRD