Iluminação LED para fabricação: Economize nos custos melhorando a produtividade

20 de setembro de 2017    

Poupar dinheiro é uma consideração importante para a maioria dos usuários industriais. Mesmo que a iluminação não represente uma grande parcela do orçamento operacional, cada economia pode ajudar no resultado final. A melhoria da iluminação pode ser uma maneira eficaz de reduzir os custos das instalações e das máquinas, ao mesmo tempo em que melhora a produtividade, a segurança e a funcionalidade de um espaço. 

WLB32 Muti-Station Test Workstation Illumination (High_Res_PSD)

Custos de Propriedade

Ao considerar os custos de iluminação, os usuários industriais devem reconhecer que o custo inicial de uma luz é apenas parte do custo do ciclo de vida da solução de iluminação. Os custos de manutenção e substituição da lâmpada dependem da vida útil do equipamento e os custos de energia dependem da eficiência do equipamento. Por esta razão, tecnologias mais duradouras e mais eficientes podem produzir economias significativas, mesmo que sejam inicialmente mais caras.

A imagem abaixo ilustra os custos de uma solução de iluminação ao longo de um ciclo de 15 anos, assumindo custos típicos, potência e vida útil, para diferentes tecnologias. Os usuários industriais devem calcular os custos de vida útil das opções específicas de equipamentos que estão considerando antes de tomar uma decisão.

Lighting Cost Comparison
Fontes: Análise D&R dos custos de substituição da iluminação da Sociedade de Engenharia de Iluminação Norte Americana, The Lighting Handbook, 10ª ed., pp. 18.2-18.11 e R.S. Dados de 2010 sobre Custos com Recursos, Reparos e Remodelação e custos de luminárias e lâmpadas de dados de proprietários.

As luminárias LED geralmente apresentam custos iniciais mais elevados para uma determinada aplicação do que outras tecnologias. No entanto, muitas vezes são a opção mais eficiente disponível e têm a maior vida útil. Alguns usuários industriais podem achar a tecnologia fluorescente ou HID (High Intensity Discharge, Descarga de Alta Densidade) mais adaptada às suas necessidades, mas isso pode não ser o caso por muito mais tempo, dado o rápido ritmo de avanços na tecnologia LED. 

Custos Iniciais de Iluminação

Os custos iniciais do equipamento para uma solução de iluminação incluem o encapsulamento, equipamentos elétricos (por exemplo, reator ou acionador) e o mecanismo da luz (por exemplo, lâmpada ou o painel LED). O equipamento LED costuma ser mais caro do que as opções de tecnologia concorrentes, e a diferença pode ser significativa para determinadas aplicações.

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Os usuários industriais também podem achar que o custo inicial do encapsulamento da iluminação depende do ambiente. Conforme discutido abaixo, algumas soluções de iluminação podem suportar as condições extremas que muitas vezes estão presentes em ambientes industriais. Essas proteções podem aumentar o custo do equipamento, mas o risco de danos ou ferimentos às pessoas ou outros materiais no espaço é reduzido – em última análise, reduzindo custos no longo prazo.

Diferentes tipos de melhorias de iluminação exigem diferentes investimentos em equipamentos. As melhorias de iluminação podem ser classificadas como modernizações ou reformulações. As modernizações envolvem a substituição das luzes existentes por tecnologias mais eficientes, ao mesmo tempo em que utilizam o encapsulamento, padrão de iluminação e equipamentos elétricos existentes. Por outro lado, as reformulações exigem novos equipamentos, modificação do padrão de iluminação existente e alteração na fiação parcial ou completa do sistema elétrico.

As modernizações e reformulações podem envolver melhorias com tecnologias mais eficientes, aumentando ou diminuindo a quantidade total de iluminação e/ou adicionando controles de iluminação.  Os dois tipos de melhorias podem ser simplificados significativamente usando equipamentos com recursos como cascata elétrica, conectores de fios integrais e opções de montagem variadas.  

Os usuários industriais devem considerar uma reformulação do sistema de iluminação em alguma das seguintes situações:

  • A solução de iluminação existente está em mau estado
  • A distribuição de luz da solução existente é desigual
  • A distribuição de luz da solução existente não se adequa à utilização do espaço (por exemplo, se houve mudanças no projeto, componentes, mobiliário ou condições no espaço)
  • A iluminação ou distribuição desejada não pode ser alcançada com as opções de modernização disponíveis

 

Iluminação LED

Imagem: A iluminação apropriada para estações de trabalho pode ser uma solução econômica e de longo prazo para aumentar a ergonomia e a produtividade.

Custos Operacionais

Pequenas melhorias na eficiência podem resultar em economias significativas em custos operacionais ao longo da vida útil de uma solução de iluminação. Alcançar níveis adequados de luz para áreas de trabalho utilizando iluminação focada em tarefas também pode reduzir custos operacionais. Controles de iluminação que diminuem ou apagam as luzes quando elas não são necessárias são outra maneira de reduzir os custos operacionais.

As classificações de eficiência variam significativamente entre as diferentes tecnologias e aplicações, desde menos de 15 lúmens por watt (lm/W) para lâmpadas incandescentes padrão de 60 W, até quase 150 lm/W para a iluminação LED de área mais recente.

Geralmente, as luzes com emissões de lúmens mais altas possuem maiores classificações de eficiência.  LEDs geralmente têm maior eficiência do que outras tecnologias, mas as opções fluorescentes e HID altamente eficientes podem fornecer eficiências maiores ou similares em algumas aplicações. Reduzir a potência do sistema de iluminação também reduzirá o custo por demanda.

Quando os clientes comerciais ou industriais reduzem significativamente seu consumo de energia, eles devem analisar seus horários de índices de utilização para determinar qual o horário que é mais economicamente atraente. Grandes clientes que enfrentam tarifas de "pico" podem se beneficiar ao mudar para horários diferentes se as reduções da demanda forem significativas. Levar em consideração as tarifas de pico pode melhorar significativamente a relação custo-eficiência de tecnologias mais eficientes.

 

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Imagem: A WLS15 é uma luz LED de tarefa discreta e de baixa potência ideal para espaços apertados, como gabinetes, além de aplicações móveis e com bateria.  

Custos de Manutenção

Os usuários industriais devem entender os custos de manutenção associados a uma solução de iluminação. Ter um plano adotado para substituir rotineiramente lâmpadas e limpar superfícies pode reduzir a quantidade total de mão-de-obra necessária para a manutenção. Manter a aparência e a uniformidade da iluminação também pode ajudar com a segurança e a produtividade no local de trabalho.

O desempenho de qualquer solução de iluminação irá deteriorar-se ao longo do tempo através da falha de lâmpadas, reatores ou acionadores; depreciação gradual de lúmens e mudança de cor; ou o acúmulo de poeira e sujeira nas lentes e superfícies refletoras. A taxa de deterioração pode ser determinada pelo perfil operacional do sistema, as características técnicas do sistema e as condições do ambiente operacional. Para planejar de forma eficiente, é importante tentar prever o tempo de vida útil de uma determinada tecnologia e entender como e quando o sistema de iluminação provavelmente se deteriorará.

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Imagem: A luz de estação de trabalho LED WLB32 fornece iluminação duradoura e sem manutenção para estações de trabalho. 

A tecnologia LED é tratada de forma diferente de outras tecnologias nesse sentido. Os chips LED degradam lentamente ao longo do tempo, produzindo menos luz e mudando suas características de cor. O parâmetro utilizado para definir o tempo de vida útil dos LEDs é a manutenção de lúmens L70.  Isso se refere à quantidade de tempo que o LED irá funcionar enquanto mantém pelo menos 70% da emissão inicial.  Alguns LEDs levam mais tempo para baixar para 70 por cento.

As tecnologias que não usam LED possuem componentes elétricos ou filamentos que falham completamente em algum momento; a vida útil nominal para esses produtos é definida como o número de horas de operação em que 50 por cento das unidades em uma amostra falham. As tecnologias que não usam LED também experimentam depreciação nos valores de lúmens ao longo do tempo, com algumas tecnologias depreciando-se mais rapidamente do que outras.

A tabela a seguir apresenta uma faixa de valores de vida útil nominal e de depreciação de lúmens da lâmpada (Lamp Lumen Depreciation, LLD) no final da vida útil nominal para as tecnologias selecionadas.

 

Tecnologia de Iluminação Vida Útil Nominal (Horas) Depreciação de Lúmens da Lâmpada (LLD) no final da vida útil nominal
Halógena Incandescente 3,000 - 5,000 5 por cento
Fluorescente Linear 15,000 - 45,000 10 por cento
Sódio de Alta Pressão 15,000 - 40,000 30 por cento
LED 20,000 - 50,000+ N/A

Fonte: Vidas úteis nominais de David L. DiLaura et al., eds., The Lighting Handbook, 10a ed., 13.7; Depreciação de lúmens da lâmpada da Sociedade de Engenharia de Iluminação e Associação Internacional de Empresas de Gerenciamento de Iluminação, Práticas Recomendada para Manutenção Planejada de Iluminação de Interiores: IESNA/NALMCO RP-36-03, 2.

O valor L70 projetado para LEDs pode exceder 50.000 horas, mas os fabricantes são encorajados a não reivindicar uma vida útil mais longa devido a incertezas na metodologia de projeção. Além disso, os chips LED geralmente duram mais do que os acionadores que os alimentam, o que significa que os usuários industriais podem precisar substituir os acionadores antes que o mecanismo da luz precise ser substituído.

O cronograma de manutenção para uma solução de iluminação também deve considerar a quantidade de sujeira e poeira no ambiente operacional. A sujeira acumulada em uma lâmpada diminui a emissão de luz e pode distorcer a distribuição da luz. A sujeira acumulada em superfícies refletivas, como paredes e tetos, também pode diminuir a iluminação total. Limpeza regular, pintura e manutenção geral podem ajudar a garantir que a solução de iluminação funcione no seu nível mais alto.

 

Conclusão

Os custos de propriedade são apenas uma consideração a levar em conta ao identificar uma solução de iluminação.  Para saber mais, baixe o informativo: Considerações para Iluminação em um Ambiente de Fabricação. 

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