Lanternas X Baterias X Tecnologia

A maioria dos mergulhadores recreacionais só passa a prestar atenção na necessidade do uso das lanternas, quando realiza seu primeiro mergulho noturno, ou talvez, no curso de naufrágio ou caverna.

São raros os mergulhadores que usam lanternas durante os mergulhos diurnos. Mas qual seria a vantagem de usar lanternas em mergulhos diurnos ?

As aplicações são muitas, desde poder observar melhor a vida em tocas até o uso como luz guia do flash para um fotógrafo. Mas talvez, umas das funções mais importantes, seja usar as lanternas para melhorar a comunicação e a efetividade do sistema de duplas. As lanternas são usadas com esse objetivo em mergulhos noturnos, mergulhos em naufrágios e principalmente em mergulhos em cavernas, onde através de sinais padronizados, a equipe de mergulhadores não só se comunica com mais facilidade como também, com menos chance de se afastar e de se separar durante o mergulho.

Uma lanterna potente com foco concentrado, pode evitar que mergulhadores de uma mesma equipe se percam durante um mergulho diurno em águas mais turvas, pois a silhueta do mergulhador nessas condições não pode ser vista com clareza, mas o foco da lanterna com certeza será visível. Mesmo em águas mais claras, principalmente em mergulhos mais profundos onde existe menos penetração de luz natural e a visibilidade fica limitada, o uso de uma lanterna potente e de foco concentrado, pode ajudar muito a equipe a se comunicar e não se separar.

Umas das grandes vantagens é o uso do foco como ponto de referência para o dupla, isso evita aquela voltinha para trás ou movimentos chatos e desnecessários para procurar o companheiro, bastando posicionar seu foco para que seu dupla saiba que você está por lá e está tudo bem. Sendo necessário, sinalizar para chamar atenção ou para uma emergência, o dupla perceberá facilmente.

Mas aí você deve estar pensando…isso não vai funcionar durante o dia em águas claras…

Se funcionar, será só com aquelas lanternas enormes de caverna ?

Até pouco tempo atrás, era assim mesmo. As lanternas podem ser a sua voz no mergulho, e antigamente era só para mergulhos noturnos e principalmente, para equipes treinadas em caverna. Hoje, com novas tecnologias, a lanterna pode ser usada para mergulho noturno, caverna, iluminar tocas, luz guia do Flash, entre outros. Vamos poder ter uma excelente ferramenta para melhorar a efetividade do sistema de duplas inclusive durante mergulhos diurnos. Vejamos agora a evolução da tecnologia das lanternas de mergulho, tanto das lanternas conhecidas como primárias ou canister, quanto às lanternas secundárias, mas para isso, vamos repassar alguns conceitos teóricos.

Básico sobre energia

As três unidades mais básicas em eletricidade são tensão (V), corrente (I) e resistência (R). A tensão é medida em volts, a corrente é medida em amperes e a resistência é medida em ohms. Uma analogia natural para ajudar a entender estes termos é um sistema de canos hidráulicos. A tensão elétrica é equivalente à pressão da água, a corrente elétrica é equivalente à taxa de vazão, e a resistência seria o tamanho do cano. Há uma equação básica que mostra como os três termos se relacionam. Ela diz que a corrente é igual à tensão divida pela resistência.

I = V/R

Vejamos como esta relação se aplica aos sistemas hidráulicos. Digamos que você possua um tanque de água pressurizada ligado a uma mangueira que você usa para regar seu jardim. O que acontece se você aumentar a pressão no tanque ?

Isto fará com que mais água saia da mangueira. O mesmo é verdade num sistema elétrico: aumentar a tensão aumenta o fluxo de corrente. Digamos que você aumente o diâmetro da mangueira e as conexões com o tanque. Teremos mais água saindo pela mangueira. Isto é como diminuir a resistência em um sistema elétrico, o que aumenta o fluxo de corrente. A potência elétrica é medida em watts. Num sistema elétrico a potência (P) é igual à tensão multiplicada pela corrente.

P (watt) = V (volt) * I (amp)

Vamos a aplicação. Cada dispositivo tem uma tensão nominal, ou seja uma “voltagem” correta de operação. Muitos mergulhadores compram lâmpadas de “voltagem” não especificas para determinadas lanternas, isso pode causar diminuição da vida útil da lâmpada se a lâmpada for de voltagem menor que a requerida ou a lanterna ficar mais “fraca” se a lâmpada for de voltagem maior.

Outra aplicação é saber quanto tempo aproximadamente pode funcionar uma lanterna, vamos pegar alguns exemplos:

Uma lanterna primária com lâmpada halógena de 50 watts / 12v que tenha um pack de bateria de 14 amp. Como Watt = Amp x Volts, temos que Amp = Watts / Volts, vamos ver que essa lanterna necessita de uma corrente de aproximadamente 4,2 amp/hora (50w/12v), e sendo que nossa bateria é de 14amp, nossa luz irá durar aproximadamente 14 / 4,2=3,3 horas.

Vejamos agora uma outra lanterna que utiliza uma lâmpada HID de 18watts / 12 volts e possui um pack de bateria de 9 amperes. A corrente necessária agora é de 1.5 amp / hora (18w / 12volts), sendo assim teremos 9 amp / 1.5 amp / hora, o que no fornece luz por aproximadamente 6 horas.

No caso do Led, o sistema normalmente vem acompanhando com um conversor de tensão-corrente, que mantém uma corrente fixa, ou permite variar potência. Mais adiante veremos as principais diferenças entre as lâmpadas halógenas, HID e os Led’s.

Grandezas e Unidades Luminotécnicas

Fluxo luminoso

Energia radiante luminosa instantânea. A unidade internacional de medida (SI) que se utiliza é o Lúmen (lm), que mede, então, a quantidade de energia luminosa emitida num instante por um corpo luminoso na gama de freqüências que o olho humano consegue detectar que vai Lumensdo violeta ao vermelho. Algumas lâmpadas emitem radiação luminosa numa gama não visível e geram calor com parte da energia. Se sua lanterna esquenta, ela está sendo menos efetiva, pois parte da energia está se transformando em calor e não em energia luminosa.

Iluminância ou iluminamento

É o fluxo luminoso que incide numa determinada superfície. A unidade internacional de medida (SI) que se utiliza é o Lux (lx), que equivale a 1 lúmen por metro quadrado. A medida do Lux é a mais importante, pois e a que realmente mostra a eficiência da emissão da luz por uma lanterna, e é resultado da eficiência do sistema como um todo. A quantidade de Lux e medida pelo Luxímetro e deve ser feita em relação a uma determinada distância, quanto mais afastada a fonte de Luz menos iluminamento (Lux) vamos ter. A seguir algumas comparações do dia a dia para que tenhamos uma idéia:

Vela a 30cm de distância 10 lux
Vela a 5cm de distância 100 lux
Isqueiro a 30cm de distância 15 lux
Flash comum a 1 metro de distância 250 lux
Luz do luar 1 lux
Dia claro, uma hora após o pôr do Sol 1000 lux
Dia nublado, uma hora depois do nascer do Sol 2000 lux
Dia nublado às 10 horas da manhã 25.000 lux
Luz do Sol em dia claro 100.000 lux

 

Eficiência luminosa ou rendimento luminoso, que é a relação entre o fluxo luminoso de uma fonte e a potência aplicada em watts (W) para obter tal fluxo. A unidade é lúmen / watt (lm/w).Como vimos, lúmen e a quantidade de luz emitida por uma fonte,  watt e a energia  necessária para manter a fonte de luz gerando a quantidade de lumens. Essa relação é muito importante e vem gerando grandes avanços. Fazendo uma comparação, queremos sempre um carro que tenha mais potência e cada vez menor consumo de combustível. Isso é possível ?

Parece que nos carros até agora não, mas nas lanternas…

A seguir, alguns valores característicos de eficiência luminosa de algumas fontes:

Lâmpada incandescente 10 a 15 lm/w
Lâmpada halógena 15 a 25 lm/w
Lâmpada fluorescente tubular 60 a 100 lm/w
HID 60 a 74 lm/w
LED´s 50 a 100 lm/w e aumentando a cada ano.

 

Temperatura de Cor

Quando falamos em luz quente ou fria, não estamos nos referindo ao calor físico da lâmpada, e sim ao tom de cor que ela dá ao ambiente. Vamos observar o sol, nossa maior fonte de luz, e que vai nos servir de parâmetro.

Ao acordarmos o sol está mais vermelho, sua luz tem um tom mais quente, à medida que o dia avança e nossas atividades aumentam, a luz do sol vai ficando mais fria, com um tom quase azulado e é quando desenvolvemos com muito mais vigor nossas atividades. No final da tarde quando pensamos em relaxar, a luz volta a ficar mais quente. Perceberam ?

Luz mais quente maior aconchego e relaxamento, luz mais fria maior atividade. A sua unidade de medida é o Kelvin (K). Uma lâmpada de temperatura de cor de 2.700 K tem tonalidade suave, já uma outra de 6.500 K tem tonalidade clara. Para as lanternas de mergulho o ideal é que a lâmpada tenha temperatura de cor próxima a luz do sol, pois queremos estar mais ativos e atentos durante o mergulho.

Tipos de lâmpadas

Como vimos acima, a eficiência luminosa varia muito com o tipo de lâmpada, as lanternas de mergulho mais antigas, muitas ainda no mercado, usam lâmpadas halógenas. Contudo, as lâmpadas HID e principalmente os Led´s de alta tecnologia, vem conquistando espaço.

HalogenaLâmpadas halógenas

São lâmpadas de filamento em uma cápsula de gás, ainda muito populares em lanternas de mergulho, principalmente nos modelos mais básicos pelo seu preço ser bem inferior do que de suas irmãs. Contudo, essas lâmpadas têm uma capacidade limitada de gerar fluxo luminoso e principalmente temperatura de cor próxima a luz do sol, em comparação com as lâmpadas HID´s e os Led´s, ela produz uma luz = com tom amarelado. Lâmpadas halógenas são menos eficientes e geram calor, por esse motivo, essas lâmpadas, principalmente as de maior potência não devem ser ligadas fora da água.

HIDHigh Intensity Discharge (HID)

Tecnologia de iluminação que substitui o filamento da lâmpada com uma cápsula de gás. A luz é emitida de uma descarga de arco entre dois eletrodos espaçados e hermeticamente fechados dentro de uma cápsula de vidro de quartzo. Para funcionar, elas requerem reatores, que mantém a tensão de alimentação e controle de corrente adequados. A quantidade de luz produzida é maior do que uma lâmpada de halógena Lanterna-HIDpadrão, enquanto consome menos energia e produz uma luz mais próxima a temperatura de cor de luz natural. A maior vantagem da tecnologia HID é o maior poder de luz produzida a partir de uma maior temperatura de cor. A luz de uma HID pode chegar entre 4.500 e 6.200 graus Kelvin, enquanto uma lâmpada halógena alcança em média 3.800 graus Kelvin.

Em comparação com a luz amarela das lâmpadas halógenas, a luz de uma HID é azul-branco ou branco frio como a luz do dia. A luz de uma lâmpada de 45 Watts HID é comparável à de uma lâmpada de halogênio de 175 watts, e um 10 Watt HID é equivalente a um halogênio de 50 Watts. E como vimos acima menos watts significa mais tempo de bateria.

A principal desvantagem da HID é o preço e sua menor resistência a impactos. Um sistema HID necessita de circuitos eletrônicos complexos que estão susceptíveis a mais falhas. É comum ouvir relatos que HID não deve ser ligada e desligada várias vezes para evitar falhas. Isso é verdade e é uma limitação do sistema.

LedLight-Emitting Diodes (LED)

São fontes de luz que utilizam diodos que emitem luz quando conectados em um circuito. O efeito é uma forma de eletroluminescência onde os Led´s liberam um grande número de fótons para fora. O Led está alojado em um bulbo plástico, que concentra a fonte de luz. Simplificando, os Led´s seriam pequenas “lâmpadas” que se encaixam em um circuito elétrico. Led´s não têm um filamento para queimar ou quebrar, não precisam de reatores ou circuitos elétricos complicados, por isso, duram muito mais tempo do que as lâmpadas convencionais e apresentam menos problemas. São muito mais duráveis e resistentes do que os sistemas HID.

A temperatura de cor de Led´s de alta intensidade, podem atingir entre 2.800 e 10.000 graus Kelvin. Quando incorporados a bons refletores e lentes especialmente desenvolvidas, as lanternas de Led podem produzir faixos de luz tão fortes e concentrados como as lanternas HID, porém, com um consumo bem menor. A grande vantagem dos Led´s, é que eles têm uma vida útil extremamente longa, aproximadamente entre 50.000 a 100.000 horas, e são praticamente indestrutíveis !

Baterias

Apesar das pilhas alcalinas que ainda são as mais popularmente usadas em lanternas de mergulho, principalmente as secundárias ou backup´s, as pilhas recarregáveis tem ganho cada vez mais espaço e são essenciais para produzir pack de lanternas primarias. Vamos examinar os tipos de baterias mais usadas atualmente, suas vantagens e desvantagens:

NiCd ou Níquel Cádmio

A bateria de níquel cádmio é a bateria com mais tempo de uso no mercado, porém a sua densidade de energia não é muito grande. A bateria de NiCd é utilizada quando se quer vida longa, alta corrente de descarga e preço baixo. As baterias NiCd contêm material tóxico e não podem ser descartadas no meio ambiente. Alguns países estão limitando o uso de baterias de NiCd. Uma descarga completa é tão importante que, se omitida, poderá causar a formação de grandes cristais nas placas das células (é o chamado efeito memória) e a bateria irá gradualmente perder sua capacidade. A introdução de novas baterias com densidade de energia maior e metais menos tóxicos está causando a migração do NiCd para tecnologias mais recentes, principalmente NiMh e Li-íon.

NiMh ou Níquel Metal Hidreto

A bateria de níquel metal hidreto tem uma alta densidade de energia se comparada com as baterias NiCd, cerca de 50 a 100% masis de capacidade e apresentam menos efeito memória, não sendo tóxica e danosa ao meio ambiente. Porém seu ciclo de vida é ligeiramente inferior ao das baterias NiCd. Repetidos ciclos de carga e descarga profunda reduzem a vida útil da bateria.

Seu desempenho se deteriora após 200 a 300 ciclos. As baterias NiMh geram mais calor durante o processo de carga e requerem um maior tempo de carga que a NiCd. Atualmente,com os carregadores de baterias inteligentes esse problema foi resolvido. As baterias de NiMh se auto descarregam em torno de 50 % mais rápido que as baterias NiCd. O desempenho da bateria se deteriora se armazenada em elevadas temperaturas. As baterias NiMhH devem ser armazenadas num local fresco e a um estado de carga de aproximadamente 40%.

Li-Ion ou Lithium

É a tecnologia mais recente e está tendo um rápido crescimento. A bateria Li-íon é usada quando se deseja alta densidade de energia e peso leve. Essas baterias são mais caras que as outras e precisam ser utilizadas dentro de padrões rígidos de segurança. O Lítio-Íon Polímero é uma versão mais em conta que a Lítio-Íon. Essa química é similar à de Lítio-Íon em termos de densidade de energia.

Pode ser fabricada com uma geometria muito fina e permite uma embalagem simplificada. Densidade da energia elevada, auto-descarga relativamente baixa é menor do que a metade da NiCd e NiMH. Manutenção baixa, nenhuma descarga periódica é necessária, sem efeito memória. As baterias do Li-íon têm uma alta densidade de energia. A alta temperaturas ou entrada de água, podem causar dano físico. O eletrólito é altamente inflamável. A ruptura pode causar a abertura com chama. Mesmo com circuitos de proteção é um risco real.

LiFe

Esse tipo de bateria vem ganhado muito espaço, pois possui todas as vantagens das outras baterias de Lithium e não possui nenhum dos problemas, principalmente o risco de explosão. Além de possuir uma excelente capacidade de carga, cerca de 80% da carga em aproximadamente 15 minutos, não sendo sensíveis as baixas temperaturas e descargas totais ou parciais. Sendo consideradas, as baterias com melhor tecnologia atualmente disponíveis para lanternas de mergulho.

 Tabela de Baterias

Tipo Relação
Energia
(wh)/peso (Kg)
Energia
Específica
W/Kg
Eficiência
de Carga
(perda %/mês)
Vida útil em
número de ciclos
NiCd 40-60 150 20 1500
NiMh 30-80 250-1000 30 500-1000
Li-íon 150-250 1800 10 1200
LI-Polímero 130-200 3000 10 1000
LiFe 120 1400 5 2000

Conclusão

Como vimos, a constante evolução da eletrônica está criando a possibilidade de se produzir lanternas de mergulho cada vez mais eficientes, menores, mais leves e resistentes.

Espero que esse artigo ajude a mostrar como é importante para o mergulhador dos diversos níveis de formação possuir uma boa lanterna e usá-la nas diferentes situações de mergulho. Experimente usar a lanterna como sua voz durante o mergulho e você irá notar a diferença.

Marcus Werneck

Mergulhando desde dos 16 anos, é técnico em marketing e fotógrafo submarino, foi consultor técnico de diversas revistas brasileiras e argentinas.

Foi o fundador da representação da PDIC no Brasil em 1989 e desenvolveu vários dos manuais e complementos didáticos utilizados no sistema PDIC. Instrutor de mergulho técnico e em cavernas pela GUE.

Seu trabalho na PDIC Brasil fez com que fosse reconhecido como um dos principais educadores do mergulho brasileiro, até mesmo por seus concorrentes, e reconhecido como sendo um dos mergulhadores com grande conhecimento técnico em mergulhos profundos de caverna no Brasil.

Atualmente, atua na área de investimentos na empresa XP Investimentos.