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Ricardo F. Kauffmann é engenheiro de telecomunicações, especializado em televisão, com mais de 40 anos de experiência como, operador, técnico de manutenção e engenheiro de projetos. Atualmente é CEO da Energia e se dedica ao desenvolvimento de novos produtos. Fundador da SET - Sociedade de Engenharia de Televisão e membro da IES - Illuminating Engineering Society

Consumo de Energia Elétrica

Em matéria publicada em 15 de maio de 2007 pelo COX NEWSPAPER informa que vários estados dos Estados Unidos enviarão projeto de lei restringindo e até proibindo a venda de lâmpadas incandescente num futuro breve. Os legisladores da Califórnia falam em 2012 para inicio da proibição.

Nesta mesma matéria informa que as autoridades do governo dizem que se apenas os Estados Unidos substituíssem as suas lâmpadas incandescentes por fluorescentes, isso reduziria os custos do país com energia elétrica em mais de US$ 18 bilhões por ano (R$ 36 bi), tornaria desnecessárias 80 usinas termo-elétricas movidas a carvão e, conseqüentemente, reduziria as emissões de gases causadores do efeito estufa em 158 milhões de toneladas por ano.

Em março passado, a Philips Lighting Corporation, a maior fabricante de lâmpadas incandescentes do mundo, anunciou o seu plano de deixar de vender esse tipo de lâmpada até 2016. As duas outras grandes fabricantes de lâmpadas incandescentes, a General Electric Corporation – a companhia fundada por Thomas Edison – e a Osram Sylvania, também estão trabalhando com vários tipos de lâmpadas projetadas para substituir as lâmpadas atuais.

http://noticias.uol.com.br/midiaglobal/cox/2007/05/14/ult584u567.jhtm

Os LEDs são uma alternativa para as lâmpadas incandescentes, são muito eficientes, geram 10 vezes mais Lux/Watt se comparados com as lâmpadas incandescentes.

PROLITE fabrica sunguns que consomem 6W e geram mais LUX que uma lâmpada incandescente de 60W. Se considerar que as luminárias PROLITE geram luz de 5600K a eficiência aumenta pois teremos que filtrar as lâmpadas incandescentes (perda de 50%) para mudar de 3200K para 5600K.

Geometria da Luz – Relação de Aspecto da Área de Iluminamento

A Relação de Aspecto na TV Digital passa dos atuais 4:3 para 16:9, a tela fica mais panorâmica, mais próxima do cinema. O elemento sensor da câmera obviamente também muda para 16:9 e com isso a área a ser iluminada também deverá acompanhar esta mudança. A PROLITE já tem um sungun, o ProLite TV, na relação de aspecto 16:9 para essas novas câmeras.

Ângulo de Iluminamento – Ângulo de Meia Potência

Outra característica importante ao comprar um dispositivo de iluminação é o ângulo de iluminamento. Alguns fabricantes escondem esta informação ou não a especificam claramente, informando que o ângulo de iluminamento é x graus sem dizer o que significa o ângulo de iluminamento. Alguns definem esse ângulo como o ângulo do feixe de luz, ou seja, de zero a zero Lux.

A definição útil, deveria ser o ângulo correspondente ao limite de um “stop” do diafragma da câmera. Como cada “stop” de diafragma corresponde a metade da luz, assim o ângulo de iluminamento deveria ser o ângulo correspondente à metade da luz ou à +/- um “stop” de diafragma.

Imagine, por exemplo, uma cena constituída de uma entrevista de rua, com duas pessoas (repórter e entrevistado), com a câmera situada a 2 metros de distância. A luminária a ser utilizada nesta cena deverá ter um ângulo de iluminamento mínimo de 52o para garantir que a cena esteja toda contida num mesmo diafragma.

Relação de contraste (contrast ratio)

Toda cena a ser gravada tem sua Relação de Contraste, trata-se da diferença máxima entre o local mais iluminado e o ponto de menor iluminamento da cena. Uma Relação de Contraste de 100:1 significa dizer que o local mais claro tem 100 vezes mais luz que o local mais escuro da cena. Essa diferença tem que “caber” na capacidade da câmera. Caso contrário haverá locais com saturamento de branco ou locais com compressão de pretos.

Sensibilidade das Câmeras e Diafragma:

Nas especificações das câmeras sempre constam informações sobre quantidade mínima de luz (LUX) necessária para se obter uma imagem. Algumas câmeras com menos de 1Lux produz imagem.

Mas na prática o que conta é a sua experiência com a câmera para obter uma boa imagem. Esta experiência leva a uma faixa de valores de diafragma preferencialmente utilizada.

Exemplo: Suponha uma cena hipotética de entrevista, na qual 5.6 seja o seu diafragma preferencial para obter uma boa imagem e que na posição do entrevistado você mediu 50 Lux. Se a luminária esta a 2m do entrevistado, o dimmer da sua luminária deverá estar ajustado para 200 Lux (proporcional ao quadrado da distancia).

O diafragma (íris) controla a quantidade de luz que entra na câmera. O controle é indicado na maioria das lentes por uma seqüência de números chamados de números-f ou f/stop. Essa seqüência, 1; 1.4; 2; 2.8; 4; 5.6; 8; 11; 16; 22 etc, representa a redução para metade luz incidente na lente. Como a luz é proporcional à área, os f-stops representam a relação entre raios do diafragma. Assim, o f-stop 1.4, na realidade 1/1.4, representa a redução para a metade da luz que entraria na lente com o diafragma 1 (lente toda aberta) para o diafragma com o raio 1.4 vezes menor.

Exemplo: Na cena do exemplo anterior, se desejássemos trocar o diafragma de 5.6 para 8, a nossa luminária deveria fornecer o dobro de luz (400 Lux).

Em algumas câmeras a seqüência de diafragmas poderá ter razão de 1/3 no lugar de 1/2. Assim, teremos a serie: 1 – 1.1 – 1.3 – 1.4 – 1.6 – 1.8 – 2 – 2.2 – 2.5 – 2.8 – 3.2 – 3.6 – 4 – 4.5 – 5 – 5.6 – 6.3 – 7 – 8 – 9 – 10 – 11 – 12.7 – 14.3 – 16 – etc.

A Qualidade da Luz: Temperatura de Cor

Os objetos, as pessoas, os cenários em geral não emitem luz, eles apenas refletem a luz utilizada para iluminá-los. As cores da imagem gravada será função da cor da luz utilizada.  Assim a fidelidade da observação ou da gravação depende da qualidade ou equilíbrio da luz utilizada na iluminação.

Todo mundo sabe que as câmeras têm como corrigir os erros causados pela iluminação, mas o que pouca gente pensa é no preço pago por essa correção, que será um aumento do ganho do canal de azul da câmera (+9db; +18db; etc) comprometendo a relação sinal-ruído da imagem gravada.

Até pouco tempo, apesar da preferência dos grandes iluminadores e dos diretores de fotografia por 5600K ela somente poderia ser exercida com orçamentos muito elevados, pois as luminárias de 5600K eram muito caras. Um exemplo são as lâmpadas HMI alem disso têm pouco tempo de vida.

Atualmente, com o surgimento dos LED de alta potencia, torna-se possível a geração de 5600K com baixo custo, alta durabilidade e baixo consumo de energia elétrica. Apesar da recente tecnologia a brasileira PROLITE (www.prolite.tv), subsidiaria da  ENERGIA, apresenta uma linha de luminárias com LED para todas as finalidades.

A Luz de Alta Fidelidade

Os diagramas espectrais, mostrados abaixo, das duas irradiações (3200K e 5600K) explicam, claramente, o porquê da preferência por 5600K. Observando os 2 diagramas conclui-se que a irradiação de 5600K está perfeitamente centrada no espectro visível, ao passo que a irradiação de 3200K está centrada fora da faixa, privilegiando as cores vermelhas.  

Fica evidente que uma luz de 5600K possui todas as cores do espectro visível, de uma forma mais equilibrada.

O resultado é que uma cena iluminada com 5600K resultará em mais fidelidade do que aquela iluminada com 3200K.

Como dito anteriormente, as correções são possíveis, mas o preço a ser pago será um aumento do ganho do canal de azul da câmera (+9db; +18db; etc) comprometendo a relação sinal-ruído da imagem gravada.

Até pouco tempo, apesar da preferência dos grandes iluminadores e dos diretores de fotografia por 5600K ela somente poderia ser exercida com orçamentos muito elevados, pois as luminárias de 5600K eram muito caras. Um exemplo são as lâmpadas HMI alem disso têm pouco tempo de vida.

Atualmente, com o surgimento dos LED de alta potencia, torna-se possível a geração de 5600K com baixo custo, alta durabilidade e baixo consumo de energia elétrica. Apesar da recente tecnologia a brasileira PROLITE (http://www.prolite.tv/), subsidiaria da  ENERGIA, apresenta uma linha de luminárias com LED para todas as finalidades.

Referencia: http://webphysics.davidson.edu

Blackbody Radiation – Copyright 2001 The McGraw-Hill Companies, Inc

Baterias de Lítio – Uma alternativa ao Chumbo, ao Cádmio e ao Hidreto.

 Energia e Potência – Fique por dentro:

Energia: É a capacidade de realizar trabalho. No Sistema Internacional de Medidas, a unidade que mede esta grandeza física é o Joule. Em se tratando de energia elétrica, podemos utilizar Wh, ou seja: Wh é a energia produzida pela potencia de um watt, utilizada durante uma hora.

Potência: É o trabalho realizado num tempo. Assim, em se tratando de potência elétrica, um watt é um joule gasto num segundo. Pela lei de Ohm sabemos que potência (W) é o produto da tensão (V) pela corrente (A). Watt = Volt x Ampere ou W = VI

Assim podemos medir energia como: E = Volt x Ampere x hora ou E = V.Ah

Baterias –  Qual a melhor opção?

Wh ou Ah: baterias são acumuladores de energia, são como geradores que transformam energia química em energia elétrica. Assim ao comprar uma bateria procure por energia, esta será a grandeza física que estará adquirindo. Portanto, não procure somente por Ah, pois, uma bateria de 3.5Ah poderá ter menos energia que outra de 3.0Ah, basta que a primeira seja de 12V (12×3.5=42.0Wh) e a segunda seja de 14.4 (14.4×3.0=43.2Wh).

Procure sempre pelo produto V.Ah = Wh

NiCd, NiMH, Li-Ion:

Hoje em dia todos nós podemos nos considerar usuários e consumidores de baterias. Estão em toda parte, nos rodeiam escondidas nos mais variados artigos, desde jogos eletrônicos até automóveis. Mas nem todas as baterias são iguais, elas são classificadas em 2 tipos:

Baterias primárias – são do tipo não-recarregáveis, pilhas comuns ou alcalinas;

Baterias secundárias – são do tipo recarregáveis e satisfazem necessidades diversas.

Atualmente, existem 4 tipos de baterias recarregáveis que dominam o mercado:

Baterias de chumbo

Níquel-cádmio

Hidreto metálico

Íon de lítio.

 

As baterias de chumbo reinam em nossos automóveis, mas somente se destinam às necessidades de arranque, iluminação e ignição (não tem energia suficiente para mover os carros).

As baterias de níquel-cádmio se encontram em equipamentos eletrônicos de consumo, como camcorders, telefones-sem-fio, telefones celulares.

Quaisquer usuários destes equipamentos poderiam dar testemunho da necessidade de melhora técnica destas baterias.

Alem disso os elementos químicos destas baterias são altamente poluentes, especialmente o chumbo e o cádmio. No caso deste último, os processos de reciclagem não estão bem definidos.

Esta claro que existe uma crescente demanda do mercado por baterias recarregáveis. Assim, a busca por baterias mais leves e de maior densidade de energia é uma necessidade urgente.

Acrescente-se a isto as necessidades do mercado de baterias para tração de automóveis elétricos com a nova tecnologia de células de combustível.

Para maiores detalhes acesse os sites:

http://www.evaa.org/evaa/index.htm 

http://www.ifc.com/fuelcell/how_fl.shtml

 

Baterias de ION de Lítio:

Da lista de soluções, sem dúvidas, as baterias de Íon de Lítio despontam como as de melhor desempenho e estão, rapidamente, se tornando um novo padrão de solução.

São muitas as razões dessa primazia. Em primeiro lugar o Lítio é um metal mais leve e torna possível obter mais energia com menos massa.

Por outro lado, a reação eletroquímica do Lítio com certos óxidos metálicos, resulta em valor de tensão de célula muito superior a de outras químicas. O meio ambiente é outra razão a ser considerada, os materiais que compõe as células de Íon de Lítio são muito menos poluente que o Chumbo e o Cádmio.

Finalmente, o custo, é um aspecto que deve ser considerado de várias maneiras:

1.Preço da Energia (US$/Wh) – Se analisarmos este item isoladamente, veremos que as baterias de Íon de Lítio são ainda um pouco mais caras.

2.Durabilidade – É a quantidade de ciclos de carga-descarga até a bateria atingir 50% de sua capacidade nominal.

3.Investimento – Quantas baterias você deverá levar para uma externa? Quantas baterias devo comprar por UP? São perguntas de difícil resposta. Mas uma coisa é certa, com Íon de Lítio você precisará de menos. Menos por que elas têm mais energia. Menos por que elas poderão ser recarregadas na externa.

Modo de Operação:

Dois aspectos deverão ser considerados quanto ao modo de operação desta nova tecnologia:

1. Tempo de Carga – As baterias de Íon de Lítio apresentam como característica marcante a sua capacidade de energia. A fabricada pela ENERGIA (BPL-190), tem 190Wh. É número bem superior aos 25Wh das antigas NPs que estamos acostumados. Os tempos de carga dessas novas baterias serão também muito maiores e, portanto, o uso de carregadores simultâneos passa a ser fundamental.

2. Recarga na Externa – Uma das grandes vantagens do Íon de Lítio é a ausência do “efeito de memória”, permitindo que a bateria tenha sua carga apenas completada, sem necessidade de descarregar e carregar totalmente. Completar a carga deverá ser um hábito a ser incentivado nos operadores, pois, isso reduzirá, sobre maneira, o investimento a ser feito em baterias. Vários fabricantes estão atento a esta possibilidade e apresentam carregadores portáteis. Mas o mais interessante é o GP-LS, mostrado na figura ao lado, fabricado por ENERGIA, este carregador fica “sanduichado” entre a câmera e a bateria. Quando conectado à rede elétrica, ele, simultaneamente, alimenta a câmera e carrega a bateria. Pesando menos de 0,5Kg e menos de 5cm de espessura, ele em nada atrapalha, mas poderá ser o salvador da lavoura numa externa.

As marcas disponíveis:

Para maiores detalhes sobre as marcas disponíveis acesse: http://www.energia.tv/

 

Luz e iluminação

A Luz:

A luz é um dos fenômenos físicos mais complexos até hoje observado pelo homem. Seu comportamento dúbio, ora emissão de partículas (fótons) e ora irradiação eletromagnética aumenta ainda mais a dificuldade de seu entendimento.

A Parte Visível:

Considerando a luz como uma irradiação eletromagnética, verificamos que apenas uma pequena parcela dessas irradiações é percebida pelo olho humano, como mostra o desenho ao lado, retirado do website da UFRGS. Apenas um trecho do espectro das irradiações eletromagnéticas, com ondas entre 700nm a 400nm é visível.

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As Cores e A Luz Branca:

Segundo Newton, a luz branca contém todos os comprimentos de onda e em conseqüência uma fonte luminosa colorida tem um comprimento de onda dominante que define a sua matiz.

As fontes luminosas são caracterizadas pela matiz (hue) que é a presença de um comprimento de onda dominante, pela intensidade ou brilho (brightness) que é a amplitude do comprimento de onda e pela saturação que é a concentração em torno do comprimento de onda dominante.

A cor da luz pode ser definida de duas formas: pelo comprimento da onda da irradiação eletromagnética ou pelo nível energético (e=h.ŋ) das partículas que são emitidas, ŋ é a freqüência.

O Lorde Kelvin (séc. 19) criou uma terceira maneira de especificar a luz, quanto a sua cor, é através da escala Kelvin de Temperatura de Cor. Assim, luz emitida por uma lâmpada incandescente, tem no máximo 3200K. Embora tenha sido usada como padrão para iluminação de televisão, essa temperatura de cor é na realidade uma limitação decorrente do ponto de fusão dos filamentos destas lâmpadas. A luz do Sol, considerada a luz branca natural, tem aproximadamente 5500K.

espextro.jpg