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QUALIDADES
E
A EFICIÊNCIA ENERGÉTICA
NA ILUMINAÇÃO VIÁRIA URBANA
Elvo Calixto Burini Junior
5 de Junho de 2014 (quinta-feira)
horário das 12h00 às 12h20min.
2
IEE-USP
(antigo Instituto de Eletrotécnica e Energia)
<http://www.iee.usp.br>
Divisão Científica de Planejamento, Análise e
Desenvolvimento Energético
Serviço técnico:
Sistemas de Iluminação
Condicionamento Ambiental e
Desempenho Energético de Edificações
QUALIDADES E A EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NA ILUMINAÇÃO VIÁRIA URBANA, Jun. 2014
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SUMÁRIO (comentado)
3.1- Introdução
Considerar e utilizar ferramental mínimo visando quantificar a
saída de luz de equipamentos e do pavimento para avaliação
de iluminação viária (IP): o caso de sistemas na CUASO.
Um Cenário: Minimização de dispêndios com IP e
maximização de benefícios aos usuários.
3.2- Histórico
O trabalho acadêmico de Sergio Barone (ILUME/PMSP),
é referência local, ora citado como documento representativo,
ele trouxe para a discussão o tema “Eficiência Energética em
Sistemas de Iluminação Pública”, em 2002, a partir do título [1].
QUALIDADES E A EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NA ILUMINAÇÃO VIÁRIA URBANA, Jun. 2014
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SUMÁRIO
3.2- Histórico
Entre outros estudos, um foco está em: como a iluminação pública
afeta a segurança do tráfego em interseções rodoviárias [2].
3.3- Alguns temas e conceitos (base)
- Acidentes no transito viário;
- Dados sobre consumo de energia elétrica: Iluminação Pública (IP)
- Eficiência energética;
- Temperatura de cor correlata (Tcp);
- Fator de ação circadiano (acv);
- Luminância (L);
- Aclaramento / iluminamento / Iluminância (E, no plano da via / horizontal);
- Coeficiente de luminância (q); e
3.4- A parte Experimental na CUASO
3.4.1- Resultados de amostragens (2 EXPERIMENTOS)
3.4.2- Consumo cativo e parâmetros
3.5- Conclusões
QUALIDADES E A EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NA ILUMINAÇÃO VIÁRIA URBANA, Jun. 2014
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Acidentes no/a BR
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Fonte: [3].
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Fonte: [3].
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Dados (e cálculos) sobre
consumo de energia elétrica:
Iluminação Pública (IP)
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A PARTIR DE RECEITA
DECLARADA, ANO 1998,
FOI ESTIMADO CONSUMO
DE ELETRICIDADE EM IP,
NO ESP, EM CERCA DE
260 GWh (59 MW), (Fontes: RAMALHO, E. L. et al., 2003; R$ 65,31/MWh).
PARA O ANO 2012, EXISTE REGISTRO SOBRE
CONSUMO PELA IP, NO ESP, DE 3,1 TWh (701MW)
(Fonte: Secretaria Energia ESP, 2013).
ISSO ESTÁ CORRETO ? EM 14 ANOS, O
INCREMENTO (x 11,9) OCORREU ...? ? ?
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QUALIDADES E A EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NA ILUMINAÇÃO VIÁRIA URBANA, Jun. 2014
Fonte: Anuário Estatístico de Energia Elétrica,
Empresa de Pesquisa Energética - EPE, 2013.
2.00%
2.20%
2.40%
2.60%
2.80%
3.00%
3.20%
2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013
Co
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min
ação
Pú
bli
ca
Ano
CONSUMO CATIVO RELATIVO DE ELETRICIDADE - SETOR ILUMINAÇÃO PÚBLICA:PAULISTA E BRASILEIRO [ref.: (12,916/448)TWh, ano 2012]
Brasil
Estado de SP
Consumo relativo: ̴ 2,3 %
Consumo relativo (BR): < 2,9 %
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BUSCANDO RELACIONAR:
PONTOS DE LUZ
E
POPULAÇÃO MUNICIPAL
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QUALIDADES E A EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NA ILUMINAÇÃO VIÁRIA URBANA, Jun. 2014
Fonte: PARAJÓ, Bernardo, 2011.
RELAÇÃO DE PONTOS DE LUZ POR HABITANTE
Na Galícia, Espanha, existe informação sobre valor de:
- 0,3 pto. de luz/hab. (e a população ser bastante
dispersa);
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Eficiência Energética
QUALIDADES E A EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NA ILUMINAÇÃO VIÁRIA URBANA, Jun. 2014
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Eficiência Energética
“Os projetos de iluminação pública devem ser
desenvolvidos considerando os níveis de
iluminância adequados e definidos nesta norma,
evitando sistemas superdimensionados com
elevado consumo de energia e
ambientalmente incorretos.”
Fonte: ND 3.4 – CEMIG, 2012 [5].
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Temperatura de Cor Correlata (TCP)
TCC
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A iluminância (luz branca) está menor 0,83 (25/30) lx;
também a potência/ponto 0,48 (120/250) W.
Fonte: Das duas figuras e valores, em lux [6].
Iluminância média no plano da via (geralmente não horizontal !)
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Fator de ação circadiano (acv)
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Curva padrão atribuída a
sensibilidade espectral do
olho humano, Vλ para o
sistema com (receptor
tipo) Cone (vermelha). Curva espectral (na cor
azul) de ação biológica
(baseada na supressão
de melatonina).
Fonte: Brainard, G. C.
Fonte: [7].
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QUALIDADES E A EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NA ILUMINAÇÃO VIÁRIA URBANA, Jun. 2014
A relação ou quociente entre o efeito circadiano e o efeito fotométrico possível a
partir de uma fonte luminosa é expresso pelo fator de ação circadiano, ver abaixo
a equação:
Segundo GALL, D. et al, 2004 [8], para realizar uma primeira aproximação, o
fator de ação circadiano (aCV) pode ser calculado utilizando-se duas coordenadas
de cromaticidade, pelo quociente (z/y) ou
aCV ≈ [(1-x-y)/y] (2)
:
(1)
21
fator de
ação circadiano
(acv)
QUALIDADES E A EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NA ILUMINAÇÃO VIÁRIA URBANA, Jun. 2014
Relação entre o fator de ação circadiano (acv) com a temperatura de cor correlata (CCT)
para duas fontes consideradas (fase da luz do dia e corpo negro). Fonte: [9].
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Duas apresentações para o fator de ação circadiano: como áreas delimitadas
numa cena capturada (à esquerda, A) e plotados no diagrama de coordenadas de
cromaticidade CIE 1931 (à direita, B). Fonte: [9].
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Luminância (L)
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Sumário
QUALIDADES E A EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NA ILUMINAÇÃO VIÁRIA URBANA, Jun. 2014
CUASO Av. Prof. Almeida Prado, sentido HU
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QUALIDADES E A EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NA ILUMINAÇÃO VIÁRIA URBANA, Jun. 2014
CUASO Av. Prof. Luciano Gualberto
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Iluminância (E)
QUALIDADES E A EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NA ILUMINAÇÃO VIÁRIA URBANA, Jun. 2014
Fonte: ftp://ftp.sp.gov.br/ftpder/normas/IP-DE-E00-001_A.pdf.
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ILUMINÂNCIA,
QUAL VALOR DEVE SER UTILIZADO COMO REFERÊNCIA ?
Faixas (3) que estão consideradas em estudo [2] (“ILUMINAÇÃO
VIÁRIA AFETA A SEGURANÇA DO TRÁFEGO EM
INTERSSEÇÕES”) realizado por BULLOUGH, J. D. et al, 2013:
- entre 3 lux e 6 lux;
- entre 8 lux e 11 lux; e
- entre 13 lux e 15 lux......?
QUALIDADES E A EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NA ILUMINAÇÃO VIÁRIA URBANA, Jun. 2014
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Fonte: [5].
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Coeficiente de luminância (q)
q = (L / E)
QUALIDADES E A EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NA ILUMINAÇÃO VIÁRIA URBANA, Jun. 2014
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Quantidade média de fluxo luminoso (lumens) necessário para obter a
luminância sobre o pavimento (três tipos difusores)
QUALIDADES E A EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NA ILUMINAÇÃO VIÁRIA URBANA, Jun. 2014
Fonte: [10].
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A PARTE
EXPERIMENTAL na
CUASO
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QUALIDADES E A EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NA ILUMINAÇÃO VIÁRIA URBANA, Jun. 2014
Equipamentos para a iluminação na CUASO
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Metodologia de amostragem – Experimento (I)
3.4.1- Levantamento em campo, padrão CUASO (poste curvo,
em concreto), separados em 35 m, luminárias VSAP padrão
PETERCO; planilha conforme especificação da empresa
Bandeirantes (9 linhas longitudinais e 15 colunas,
transversais à via), total de 135 (+ 2) pontos.
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Emed = (8,2 ± 0,8) lux
Fonte: [11].
QUADRA NO IEE-USP
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Experimento (II) sobre a iluminação da CUASO,
realizado em 07/Nov./2013
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Fonte: EPE, 2013.
y = 11.693x - 22826R² = 0.9812
620
630
640
650
660
670
680
690
700
710
2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013
Esti
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Pú
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MW
)
Ano
ESTIMATIVA A PARTIR DO CONSUMO CATIVO DE ELETRICIDADE (ref.: 3,072 TWh, ano 2012) -SETOR ILUMINAÇÃO PÚBLICA PAULISTA
Taxa estimada: 11,7 MW/ano
43
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0
2
4
6
8
10
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14
16
18
0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 1.200
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W)
Relação entre Número de Consumidores Residenciais / Total de Habitantes do Município (Censo ano 2010)
ANO 2010, SETOR ILUMINAÇÃO PÚBLICA: 36 CIDADES DO ESP (Amostra: 5,6 %)
Campinas
Praia Grande, Litoral
Estado de SP (0,344; 670 MW);
15 cidades (0,347; 252 MW);
São Paulo, Capital (0,356; 131MW).
Ilha Comprida,Litoral
44
QUALIDADES E A EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NA ILUMINAÇÃO VIÁRIA URBANA, Jun. 2014
Fonte: Anuário Estatístico de Energéticos por Município no Estado de São Paulo – 2007 a 2012,
SECRETARIA DE ENERGIA - São Paulo.
0.00%
1.00%
2.00%
3.00%
4.00%
5.00%
6.00%
7.00%
8.00%
2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013
Co
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Ano
SETOR ILUMINAÇÃO PÚBLICA: 5 CIDADE DE SP E TOTAL ESP
48 mil (2010) 11253 mil 41262 mil 86 mil 113 mil 276 mil hab. (população 2010)
45
QUALIDADES E A EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NA ILUMINAÇÃO VIÁRIA URBANA, Jun. 2014
TARIFAS IP (CONSUMIDOR RESIDENCIAL/outros) ELETROPAULO
R$ 3,50 (2005); R$ 3,50/R$ 11 (2008); e R$ 4,72 (2014).
QUAL CRITÉRIO????
ATUALMENTE JÁ EXISTE MUNICÍPIO TARIFANDO O CONSUMIDOR,
PARA CUSTEIO DA IP, A PARTIR DO CONSUMO (“Pela lei, o valor cobrado
não pode ultrapassar 15 % do valor de consumo de energia elétrica, limitado
ao máximo em R$ 50,00 para residências e a R$ 100,00 para comércios e
indústrias”). ESSA BARREIRA AO “USO RACIONAL” REQUER COIBIÇÃO.
A estimativa da conta do ILUME/PMSP, em 16 milhões/mês, têm
partições de: 50 % para energia; 28 % manutenção; 10 % ampliação;
8 % Reluz amortização); 4 % outros. E O CUSTO MÉDIO PARA PROVER
UM PONTO R$ 589,30 (Fonte: MARCATO, M. A., 2008).
250 W AES:[(R$ 4,72/lig.mês) x 12 meses] = R$ 56,64 ou [ϵ 19/ano] ????
R$ 4,72/lig.mês x 4.007.885 lig. = R$ 18.917.217,20/mês..............
46
ILUMINÂNCIA,
QUAL VALOR DEVE SER UTILIZADO COMO REFERÊNCIA ?
CONCLUSÃO GERAL (BULLOUGH, J. D. et al, 2013) [2]:
A PRESENÇA DE ILUMINAÇÃO NOS CRUZAMENTOS, EM
RELAÇÃO A FALTA DESTA FOI ASSOCIADA COM REDUÇÃO
DE APROXIMADA 12 % NA RELAÇÃO OU TAXA DE
ACIDENTES, PERÍODO NOTURNO – DIURNO (e não 30 %).
QUANTO CUSTA PARA O PODER PÚBLICO UM ACIDENTE ?
QUALIDADES E A EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NA ILUMINAÇÃO VIÁRIA URBANA, Jun. 2014
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QUALIDADES E A EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NA ILUMINAÇÃO VIÁRIA URBANA, Jun. 2014
Situação (faixas) por equipamentos para a iluminação na CUASO
EVSAP = (43 ± 12) lux
EMVM = (13 ± 1) lux ELEDi = (58 ± 12) lux
Epru1 = 28 lux
Epru3 = 25 lux
Epru2 = 61 lux
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QUALIDADES E A EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NA ILUMINAÇÃO VIÁRIA URBANA, Jun. 2014
Situação (asfalto) por equipamentos para a iluminação na CUASO
LVSAP = (1,3 ± 0,2) cd.m-2
LMVM = (0,57 ± 0,05) cd.m-2
LLEDi = (2,8 ± 0,5) cd.m-2
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Coeficiente de luminância (qasfalto) para sistema iluminação CUASO
qVSAP = (34 ± 6) mcd.ℓm-1
qMVM = (45 ± 5) mcd.ℓm-1
qLEDi = (50 ± 6) mcd.ℓm-1
50
Fonte: [9] BURINI JUNIOR, E. C. RADIOMETRIA,COLORIMETRIA, FATORES e RESPOSTAS, Versão revisada do artigo
publicado, on line, pela Revista Lumière Electric, edição n. 192, p.88-96, 07/Maio/2014.
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QUALIDADES E A EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NA ILUMINAÇÃO VIÁRIA URBANA, Jun. 2014
Argentina
Brasil
Chile
Colômbia
Equador
Espanha
EUA
70 resumos.
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Data-limite para recebimento dos trabalhos
completos:15/Julho/2014,
(ver: http://www.luxamerica2014.com.br).
QUALIDADES E A EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NA ILUMINAÇÃO VIÁRIA URBANA, Jun. 2014
XII Conferência Ibero-Americana de Iluminação
(contato: [email protected])
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CONCLUSÃO: Iluminância
QUALIDADES E A EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NA ILUMINAÇÃO VIÁRIA URBANA, Jun. 2014
Emed = (8,2 ± 0,8) lux
EVSAP = (43 ± 12) lux
EMVM = (13 ± 1) lux
ELEDi = (58 ± 12) lux
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CONCLUSÃO: Iluminância
QUALIDADES E A EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NA ILUMINAÇÃO VIÁRIA URBANA, Jun. 2014
Epru2 = 61 lux
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QUALIDADES E A EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NA ILUMINAÇÃO VIÁRIA URBANA, Jun. 2014
Valores médios: instalações na CUASO, amostragem
realizada em 07/Nov./2013 para VSAP e LEDi.
Fonte: [6].
Parâmetro L, E (Iluminância média, transversal a via) e q
EVSAP = (43 ± 12) lux ELEDi = (58 ± 12) lux
LVSAP = (1,3 ± 0,2) cd.m-2
qVSAP = (34 ± 6) mcd.ℓm-1
LLEDi = (2,8 ± 0,5) cd.m-2
qLEDi = (50 ± 6) mcd.ℓm-1
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QUALIDADES E A EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NA ILUMINAÇÃO VIÁRIA URBANA, Jun. 2014
Fonte: PARAJÓ,
Bernardo, 2011.
RELAÇÃO DE PONTOS DE LUZ POR HABITANTE
Na Galícia, Espanha, existe informação sobre valor de:
-0,3 pto. de luz/hab. (e a população ser bastante dispersa);
Para o Estado de SP, ano 2010, foi calculado: 0,34 pto. resid./hab.;
Para a cidade de SP, ano 2010, 0,36 pto. resid./hab.;
Distorções foram observadas: Ilha Comprida, 1,11 pto resid./hab. e
Praia Grande;
Outras cidades no ESP apresentam valores elevados, como faixas
centradas em: 0,85 (2 eventos); 0,65 (4 eventos); estando a moda
principal (a maior parte dos eventos) alinhada com taxa
determinada para o ESP e a Capital.
Amostra utilizada: 36 cidades (das 645) ou 5,6%.
....
57
A PARTIR DE DADOS SOBRE
CONSUMO ANUAL SETORIAL DE
ELETRICIDADE, NO ESTADO DE
SÃO PAULO, (2010 a 2012)
ESTIMA-SE FAIXA PARA A TAXA
DE INCREMENTO DA
ILUMINAÇÃO PÚBLICA:
(14 ± 2) MW/ano
QUALIDADES E A EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NA ILUMINAÇÃO VIÁRIA URBANA, Jun. 2014
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QUALIDADES E A EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NA ILUMINAÇÃO VIÁRIA URBANA, Jun. 2014
CONSUMO, CUSTOS DE PONTOS DE LUZ: CÁLCULO E
COMPARATIVO
Na Galícia, Espanha, existe informação sobre:
- consumo por hab. de 195 kW/ano; e
-custo por hab. de 30 (Euro/ano) ou R$ 7,50/hab.mês.
NOTAS: A ELEKTRO COBROU DE CONSUMIDOR, SETOR
RESIDENCIAL (em 18/Abr./2014), A QUANTIA DE R$ 22,45/ligação.mês
PARA “CUSTEAR A ILUMINAÇÃO PÚBLICA” (ref.: R$ 0,4225/kWh) ou
[(49,78 kWh/360h) = 138 W] a título de “CONTR SERV ILUM PUBLICA”
(0,138 kW x 365 dias x 12 h) = 604,44 kWh/lig.ano; uma relação (x 3); [ϵ 90]?
250 W AES:[(R$ 4,72/lig.mês) x 12 meses] = R$ 56,64 ou [ϵ19] ????
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QUALIDADES E A EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NA ILUMINAÇÃO VIÁRIA URBANA, Jun. 2014 Bibliografia (Base)
[1] LOPES, Sergio Barone Eficiência Energética em Sistemas de Iluminação Pública. Dissertação de Mestrado,
PIPGE (versão pdf, 218p.), Programa de Pós-Graduação em Energia (Instituto de Eletrotécnica e Energia):
Universidade de São Paulo, São Paulo, 2002.
[2] BULLOUGH, J. D. et al To illuminate or not to illuminate: Roadway lighting as it affects traffic safety at
intersections. Accident Analysis & Prevention, v.53, p65-77, 2013.
[3] BURINI JUNIOR, E C ILUMINAÇÃO E ACIDENTE BRASILEIRO. VIII Congreso PanAmericano de Iluminación
- LUX AMÉRICA 2006, Montevidéu, Uruguai, 11 a 13/Out., 2006.
[4] CONTRAN, Brasil. Disponível em: <http://www.contran.gov.br >. Acesso em: 2005.
[5] Distribuição Projetos de Iluminação Pública, ND 3.4, Companhia Energética de Minas Gerais – CEMIG,
Diretoria de Distribuição e Comercialização, 2012.
[6] ROIZENBLATT, I SISTEMAS DE ILUMINAÇÃO PÚBLICA: EQUIPAMENTOS, EFICIÊNCIA ENERGÉTICA E
QUALIDADE. Material de apoio, A Gestão da Iluminação Pública e os Municípios, p.35, 16/Abr., 2013.
[7] Van Bommel, Wout JM. Non-visual biological effects to light and the importance for the lighting practice. VIII
Congreso PanAmericano de Iluminación - LUX AMÉRICA 2006, Montevidéu, Uruguai, 11 a 13/Out., 2006.
[8] GALL, D., Bieske, K. (2004). Definition and measurement of circadian radiometric quantities. fig.6, CIE
Symposium '04: Light and Health: non-visual effects, University of Performing Arts, Vienna, CIE.
[9BURINI JUNIOR, E. C. RADIOMETRIA,COLORIMETRIA, FATORES e RESPOSTAS, Versão revisada do
artigo publicado, on line, pela Revista Lumière Electric, edição n. 192, p.88-96, 07/Maio/2014.
[10] Catarina Branco Leite da Silva Estudo da Eficiência Luminosa e Energética do Sistema de Iluminação
Pública da Cidade do Porto, Dissertação, Porto, Portugal, 2007.
[11] BURINI JUNIOR, E. C. COLÓQUIO “ENERGIA, EFICIÊNCIA E SUSTENTABILIDADE: APARELHOS
PÚBLICOS E EDIFICAÇÕES NA CUASO (Cidade Universitária Armando de Salles Oliveira)”, Universidade de
São Paulo, USP; Instituto de Eletrotécnica e Energia, IEE, Agosto, 2012.
60
CONTATO, Endereço:
Universidade de São Paulo,
Instituto de Energia e Ambiente,
Av. Prof. Luciano Gualberto, n. 1289, CEP 05508–010
Cidade Universitária – São Paulo – SP
Tel.: 3091-2572, Fax: (11) 3812-9251
e-mail: [email protected]
Agradecimentos
Questões?
QUALIDADES E A EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NA ILUMINAÇÃO VIÁRIA URBANA, Jun. 2014