Autor: Redação

Houve época em que um sistema de automação era concebido em primeiro lugar visando a comodidade dos usuários e, em seguida, uma almejada economia de energia. Não raro, entretanto, o sistema transformava-se em problema e a promessa de um controle simplificado raramente se realizava. Por outro lado, aquilo que prometia economia de energia, transformava-se em fonte de desperdício e acabava por ser inativado.

Essa realidade modificou-se radicalmente. Pode-se obter sistemas eficientes e amigáveis com investimentos não muito altos. Pode-se creditar a evolução por uma série de fatores, que vão desde um aprimoramento da indústria, em formação de mão de obra e desenvolvimento de novos produtos confiáveis e coordenados entre si, até ao avanço dos usuários na identificação das suas necessidades e prioridades. Ao mesmo tempo, a automação aumentou seu escopo, agregando funções que possibilitam maior longevidade às instalações.

“A principal e primária função do sistema de automação é a de controlar e manter o processo dentro das condições estabelecidas em projeto, como temperatura, umidade e pressão. Para isso, o sistema deve ter pleno controle da operação de equipamentos e periféricos que fazem parte do sistema de AVAC. Além disso, atualmente a automação também desempenha papel fundamental no comissionamento e monitoramento do sistema, registrando informações que permitem ao usuário traçar e avaliar o desempenho de sua instalação e equipamentos, muitas vezes antecipando-se a possíveis problemas operacionais de equipamentos que poderiam acarretar prejuízos e falhas. O sistema supervisório de automação passa a ter papel importante ao fornecer todas a análises e tendências necessárias ao usuário”, diz Antonio Almeida, Gerente de Automação e Instalações da Trane.

Rafael de Moura, Gerente de Pós-venda e Aplicação da Mercato, complementa explicando que o projeto de automação tem por principais objetivos possibilitar que todos os componentes do sistema operem de forma otimizada reduzindo consumo energético, evitando desgaste prematuro dos equipamentos e possibilitando que a equipe de gestão tenha uma visão detalhada do todo. “Todos esses pontos irão convergir para atender a demanda mais importante do sistema que é o conforto térmico e a segurança dos ocupantes da edificação.”

O ponto de partida de um projeto de automação é essencial para o seu êxito. “Em um contexto de AVAC-R o sistema de automação e controle abrange algumas disciplinas como mecânica, eletromecânica, tecnologia da informação e, nos últimos anos, a internet das coisas; assim, para elaborar um projeto de automação e controle se faz necessário um conhecimento multidisciplinar que envolve o estudo do projeto mecânico e elétrico do AVAC-R e os requisitos dos usuários, que são de extrema importância para finalizar um projeto com excelência. Em um projeto de automação e controle se faz necessário especificar instrumentos de campo, hardwares, protocolos de comunicação, integração de sistemas, pacote de softwares e licenças, finalizando com os serviços de engenharia para desenvolver as atividades multidisciplinares até a documentação e treinamento da equipe de operação e manutenção do cliente final”, explica Sandro Rodrigues, Diretor Técnico da Pennse Controles.

João Aguena, engenheiro de aplicação da Danfoss, acrescenta: “No projeto deve existir compatibilidade entre os dispositivos de campo, o quadro de controle e o quadro elétrico. É fundamental que o projeto de automação compatibilize muito bem as três esferas.”

A implantação de um sistema de automação AVAC-R deve potencializar da melhor maneira possível, com as diversas soluções disponíveis, o atendimento às variáveis da instalação calculadas e definidas em projeto.

Marcos Antonio de Farias, Gerente de Vendas da WEG, entende, também, que “a principal intenção do projeto e da implementação do sistema de automação e controle no AVAC-R é de manter o sistema de ar-condicionado, ventilação, e refrigeração funcionando em alta performance, porém condicionando o melhor gasto possível de energia elétrica, sendo capaz de controlar as variáveis envolvidas como pressão, vazão, umidade, entre outras com o objetivo de atender às performances estabelecidas em projeto para cada uma dessas aplicações.”

“A eficiência do conjunto é algo fundamental, o desempenho do sistema de AVAC-R está diretamente relacionado à qualidade de suas instalações e equipamentos; precisamos ter instrumentação confiável e equipamentos robustos para que o sistema atenda à edificação por muitos anos. O sistema de automação deve permitir que  o usuário tenha uma operação intuitiva e fácil manutenção, além de contar com recursos modernos que permitam operação remota, reconhecimento de visualização de alarmes para o pronto atendimento e resolução de possíveis intercorrências no sistema”, alerta Marcos Torres Boragini, Diretor da Torres Commisioning.

Para Hernani Paiva, Diretor Geral América Latina (excluindo México) da IMI Hydronic Engineering, resume que um projeto de automação deve atender, basicamente, o que o consultor, projetista e/ou comissionador especificaram no memorial descritivo do projeto. “O qual reflete diretamente a necessidade do usuário ou cliente final.”

Qualidade dos ambientes  

Com a pandemia provocada pelo Sars-CoV-2 surgiram novas e legítimas preocupações. As altas taxas de infecção e letalidade do novo coronavírus mostraram a necessidade de maior segurança nos ambientes internos, reduzindo as chances de transmissão. Neste caso, também, a automação mostrou sua utilidade.

“Quando se fala em pandemia, estamos falando basicamente em IAQ (qualidade do ar) e, neste caso, as principais variáveis a serem controladas e monitoradas são umidade e particulados em suspensão (fine dust), que servem de “meio de transporte” para vírus e bactérias. Aqui, o sistema de automação pode auxiliar na manutenção desses parâmetros com controle sobre corretas taxas de ar externo, usadas na renovação e concentração de partículas. Controles de demanda por CO₂ ou por taxa de ocupação em ambientes são lógicas de automação que podem ser implementadas, além, é claro, de outras tecnologias como lâmpadas germicidas, filtragem de ar etc. O monitoramento dos índices de qualidade do ar interior é realizado pela automação, através de sensores ambientes que monitoram os parâmetros. A Trane conta hoje com sensor Awair que, em um único sensor, monitora a temperatura, umidade, CO₂, VOCs e particulados”, pontua Almeida.

Moura, da Mercato, por sua vez diz que muitas questões sanitárias foram levantadas e com elas normativas e leis foram criadas visando o aumento da segurança dos usuários de edificações através da melhoria da qualidade do ar interno e conforto ambiental. “Assuntos como renovação de ar, controle de material particulado, controle de compostos orgânicos voláteis entre outros temas, só são possíveis de serem medidos e controlados através do sistema de automação que tem, além desta missão, a incumbência de fornecer insights sobre ambientes críticos e antecipar riscos à saúde dos ocupantes.”

“Somente um sistema de automação pode medir a qualidade do ar através de sensores, como o nível de CO2, que é um dos indicadores mais básicos da qualidade de ar interior. Também existem outros indicadores mais sofisticados, como por exemplo o VOC, que mede a quantidade de compostos orgânicos voláteis presentes no ar”, concorda Aguena.

Rodrigues diferencia os processos de AVAC em dois tipos de ambientes: as salas limpas e os ambientes em empreendimentos comerciais convencionais. Para ele, em ambos o sistema de automação é uma poderosa ferramenta para contribuir e garantir a qualidade do ar interior.

“O sistema de automação é responsável em gerar um banco de dados das variáveis e apresentar relatórios das condições ambientais como temperatura, umidade relativa e índice de CO₂ dos ambientes do empreendimento. Em ambientes comerciais, com grande fluxo de pessoas, é de extrema importância garantir o nível de CO₂ adequado. Através do sistema de automação podemos reduzir a recirculação do ar interno e adotar maior tomada do ar externo melhorando a qualidade do ar interior nos empreendimentos. Estudos da Ashrae apontam que a umidade relativa do ar interno é de extrema importância nas redução de infecções, portanto manter as instalações dentro dos limites de 40% a 60%UR contribui para atingir um ambiente de melhor qualidade do ar interno e a ferramenta da automação é essencial nesse quesito para controle e alarme dessa variável”, afirma o Diretor da Pennse.

“A partir de agora, com a Covid-19 sendo mais um vírus presente no ar, fica ainda maior a responsabilidade dos profissionais envolvidos no AVAC-R em desenvolver, produzir, e fornecer projetos, sistemas e equipamentos que assegurem a melhor qualidade possível do ar dos ambientes internos. A automação, como mais um braço de todo esse ecossistema, deve estar cada vez mais precisa e eficiente para garantir através de sensoriamentos e métodos de controle eficazes que as variáveis como níveis de filtragem, pressão e vazão para circulação, ventilação e renovação do ar interno, estejam sempre monitoradas e dentro das necessidades estabelecias em projeto. Este monitoramento é possível através de softwares supervisórios (SCADA) ou por meio de plataformas digitais (WEGnology) baseadas em cloud computing, promovendo ambientes colaborativos, processos digitalizados e garantindo o monitoramento on-line”, defende Farias.

Afinal, como diz Irwin Ritschel, Diretor da Microblau, a complexidade dos empreendimentos exige o uso de sistemas automatizados para se ter um mínimo de eficiência e segurança. “Um controle altamente eficiente só pode ser alcançado pela automação, operações manuais dificilmente alcançam os resultados de um sistema automatizado e, se alcançarem, isso é feito com altos custos de mão de obra, o que acaba inviabilizando o processo. Outro ponto que precisa ser visto é que os sistemas precisam ser controlados e modificados rapidamente para se adaptar às novas exigências, como vimos durante a pandemia, onde novas regras foram implantadas visando a diminuição de contágio e segurança dos usuários. Nesse período conturbado na área hospitalar, por exemplo, a automação possibilitou um controle acirrado de isolamentos, salas cirúrgicas, e em outros ambientes assistenciais e com grande fluxo de pessoas.”

Crise energética e a automação

Assim como as crises sanitárias deverão fazer parte definitivamente do nosso cotidiano, também a crise energética não deverá ser passageira. Vale dizer que ambas têm em comum a exploração predatória da natureza. Vale dizer, portanto, que os procedimentos de controle das condições dos ambientes internos e a busca por eficiência energética das instalações serão cada vez mais necessários.

“Crise energética nos leva a pensar sobre consumo e desperdício e, nisso, a automação tem papel de extrema importância. Cabe à automação, conforme mencionado anteriormente, controlar de forma satisfatória a operação de todos os equipamentos, colocando-os dentro do ponto de operação de maior eficiência energética no sistema. Isso é realizado através de controladores e lógicas de operação já consagradas no mercado que, sob um sistema supervisório, nos trazem a economia desejada. O monitoramento do sistema visando o conceito de building performance também tem papel fundamental ao ser executado pela automação para verificação e garantia de tais parâmetros”, discorre Almeida, da Trane.

Moura, por seu lado, entende que a preocupação com consumo de insumos em uma edificação passou de redução de gastos durante seu ciclo de vida para condição fundamental na viabilização do projeto. “Levando em consideração este cenário, a busca por novas estratégias para redução de consumo energético é ponto fundamental e a automação é uma aliada imprescindível tanto na medição dos processos, como no controle ao longo do tempo, até chegar ao ponto de oferecer informações para correções e atualizações dos equipamentos.”

O Gerente de Vendas da Weg apresenta números que apontam para a urgência em poupar energia elétrica. “Estima-se que no Brasil existem mais de 20 milhões de motores elétricos trifásicos que consomem aproximadamente 144 GWh por ano, equivalente a 24,5% da produção nacional de eletricidade. A WEG investe constantemente em inovação e tecnologia para aprimorar os índices de eficiência dos motores. Visto isso, além de termos motores com índices de rendimentos e eficiência cada vez maiores, o que já contribui de forma elevada para o consumo de energia, devemos atrelar a isso a extrema relevância do processo de automação nos métodos de partida e controle desses motores, somado às tecnologias para automação da manutenção dos mesmos, a fim de manter os níveis de rendimento altos.”

“No caso dos motores elétricos, o acompanhamento com o uso de um dispositivo inteligente desenvolvido pela Weg (Motor Scan) conectado ao motor, e interligado na plataforma de gestão MFM (Motion Fleet Management), permite o monitoramento de cada motor para ações preventivas, mantendo assim a eficiência dele, o que se reflete diretamente em economia de energia. Isso vale também para a gestão dos drives (inversores, soft starters e relés inteligentes) que, quando conectados via gateway drive scan à plataforma MFM, também passam a usufruir dos benefícios da gestão dos ativos”, completa Farias.

Boragini qualifica como enorme o desafio de controle dos sistemas de AVAC-R. “Existem instalações enormes como shoppings centers, edifício comerciais, onde o sistema de automação não está operacional e a demanda do sistema de ar-condicionado é realizada manualmente, com manobra de válvulas e partida de equipamentos. Apesar de não ser um investimento baixo, o sistema de automação tem retorno garantido, do ponto de vista de energia, para garantir que o desempenho do sistema esteja de acordo com o a demanda térmica interna; ainda nos deparamos com instalações onde sequer um mínimo controle de fancoil está em operação, causando uma perda enorme de energia.”

Paiva, da IMI, identifica avanços significativos nos controles para sistemas de AVAC-R e em ferramentas de automação impulsionados pela pandemia da covid-19. “Já antes da pandemia, podemos dizer que o avanço era significativo. Depois disso, houve uma preocupação ainda maior, já que falando em contaminação, temos que garantir uma qualidade de ar sem o vírus circulando e espalhado pelo sistema de AVAC-R.”

Da mesma maneira, o Diretor da IMI, afirma que “o sistema de automação vai evitar o desperdício de energia e vai trabalhar sempre com a melhor performance do sistema sob o menor consumo de energia. Vai garantir os parâmetros da qualidade do ar nos parâmetros de projeto.”

O que esperar do futuro

Em relação ao futuro, as visões são conflitantes. Neste sentido, também, a pandemia deixou sua marca. “O mercado de automação de AVAC-R sofreu um forte revés com a pandemia e houve uma queda significativa de mercado. Como consequência imediata, observamos a falta de investimentos em pesquisa e desenvolvimento de produtos com novas tecnologias. Tivemos lançamentos de produtos, mas sem propriamente inovação tecnológica.  Exceto em alguns casos pontuais de produtos lançados na ‘onda’ da pandemia; acredito que não teremos evolução significativa nos próximos anos. No entanto, a aplicação (e por que não dizer ‘obrigatoriedade’ de aplicação) de sistemas de automação tende a aumentar muito devido à crise energética e da qualidade do ar que passaram a ser o foco da qualidade de vida desejada para nós”, conclui Almeida, da Trane.

Moura, da Mercato, prefere realçar os traços tecnológicos. “Comunicação, processamento e armazenamento são a base para que outras tecnologias surjam e evoluam. Sabendo disso, nós olhamos para este tripé e projetamos o futuro do nosso setor avaliando uma massificação da comunicação M2M (machine to machine) móvel com a pulverização de torres 5G, possibilitando que sensores, PLCs e demais equipamentos acessem dados fora da sua rede local. Aumento da capacidade de processamento e eficiência dos processadores nos levará a controladores cada vez mais robustos com capacidade analítica que anteriormente só era possível em servidores dedicados.”

Para Aguena, os sistemas tendem para uma descentralização. “Isso quer dizer que a inteligência do controle, que antes era muito concentrada em poucos controladores, está cada vez mais distribuída. Cada vez mais os dispositivos vão ganhando inteligência, possibilidades de comunicação, de controle etc. Hoje contamos com uma gama variada de sensores inteligentes, atuadores de válvula com comunicação, e controladores cada vez mais poderosos em termos de processamento. Não acredito em mudanças radicais, porém na distribuição da inteligência do sistema nos dispositivos que o compõem.

Bem mais otimista, Rodrigues acredita que estamos muito próximos de alcançar soluções com equipamentos conectados a uma base de dados de grande porte (Big Data) e a inteligência artificial (AI). “Passaremos por uma transformação digital com funções e otimização automáticas diariamente sem a necessidade de programação dos atuais loops de controle. Iremos descrever algumas características do empreendimento e do nosso processo de AVAC e o sistema automaticamente irá se ajustar buscando o melhor algoritmo de controle e performance para cada processo a cada instante.”

“Cada vez mais haverá uma evolução tecnológica na área do IOT através de tecnologia embarcada procurando evitar o desperdício de energia e evitar cada vez mais o efeito estufa. Os produtos vão apresentar matérias para evitar isso com tecnologia embarcada”, opina Paiva.

Irwin Ritschel, da Microblau, identifica que, mesmo antes da Covid-19, o mercado de controles e sistemas de AVAC já vinha evoluindo em grande velocidade, sobretudo por conta das novas tecnologias de conectividade, sendo que as áreas de AVAC já possuíam uma regulamentação consolidada, refletindo a preocupação com o tratamento e qualidade do ar. “Entretanto”, diz ele, “o cenário da pandemia impulsionou a necessidade de potencializar esse sistema de atendimento às exigências de segurança e saúde dentro de ambientes fechados, principalmente aqueles que não puderam aderir ao distanciamento, como os serviços essenciais. Percebemos hoje que a qualidade e velocidade que se precisa para atuar, garantindo um ambiente seguro, com eficiência, gestão e alta tecnologia só pode ser obtido através da adoção de sistemas estrategicamente automatizados. Um sistema de AVAC automatizado traz conectividade e facilidade para a operação, possibilita uma gestão eficiente e a mitigação de possíveis riscos. Todas as tecnologias envolvidas com desenvolvimento de hardware, computação em nuvem e plataforma com inteligência artificial, proporcionam o gerenciamento de forma preditiva, desde a obtenção da informação sobre a qualidade do ar, passando pelos controles de condição ambiental, como pressão e umidade que evitam a proliferação de micro-organismos, mantendo a segurança do ambiente.”

 

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