Além das condições de operacionalidade da instalação, há que se observar uma série de fatores, pois, nem sempre a solução está na aplicação do conceito; o recomendável é iniciar por um processo de retrocomissionamento 

O termo retrofit surgiu, particularmente na Europa, para designar o processo de modernização de antigas edificações que, de outra maneira, quedariam com poucas possibilidades de uso. Assim, via uma repaginação, incorporam-se ao uso cotidiano os edifícios históricos, com a introdução de modernos sistemas construtivos, mantendo suas características originais.

Da arquitetura, o termo ganhou os sistemas mecânicos, termomecânicos, elétricos e hidrônicos. Com os alertas em relação à destruição da camada de ozônio e ao aquecimento global, para os quais contribuem os fluidos refrigerantes utilizados nos equipamentos de refrigeração e ar condicionado, o conceito ganhou aplicação compulsória, a depender do tempo de uso do equipamento.

Também as pressões pela redução do consumo energético, combinando pressões ambientais e econômicas, têm levado a uma modernização dos antigos sistemas e equipamentos. Entretanto, há quem chame à reflexão diante de uma decisão de tal envergadura.

“Na minha opinião o primeiro passo é avaliar se a instalação realmente precisa de um retrofit. Instalação com algum tempo de operação nem sempre é sinônimo de instalação ineficiente. Grande parte das instalações nem sequer chegaram a funcionar no seu ponto ótimo de rendimento e já se começa a pensar em retrofit. Então, o melhor é fazer uma avaliação das instalações para determinar o que não está funcionando corretamente ou de forma ineficiente, além de ajustar as expectativas do proprietário com relação ao desempenho e uso da edificação”, recomenda Wili Coloza Hoffmann, diretor da Anthares Soluções em HVAC.

No entanto, uma vez definido que esta é a melhor solução, “o primeiro passo é a realização de estudo técnico econômico acurado, apresentando alternativas, tanto de equipamentos como de diferentes fontes de energia – eletricidade, gás natural etc., permitindo ao usuário final, ou proprietário, a definição da melhor solução, que envolva além da economia de energia, segurança no funcionamento, payback baseado no investimento inicial, custo energético e manutenção”, diz José Carlos Felamingo, diretor da Union Rhac.

Maurício Salomão Rodrigues, diretor da Somar Engenharia, entende que “executar um retrofit implica em reformar o sistema com objetivo de customizar, adaptar a atual utilização e melhorar equipamentos, conforto e possibilidades de uso desse sistema. Podemos começar quantificando o que se deseja, tendo como base a condição atual de operação. O principal objetivo de um sistema de água gelada é o de prover condições de conforto e salubridade adequados em um ambiente de trabalho. Mensurar estas condições e compará-las com valores definidos nas normas é um primeiro passo na busca da justificativa para se executar ou não um processo de retrofit de um sistema de água gelada”.

Rodrigues chama a atenção para o Procedual Standards for Retro-comissioning of Existing Buildings, do NEEB (National Environmental Balancing Bureau), que descreve o processo de retrocomissionamento como pré-condição para a tomada de decisão: “Para se obter êxito em um retrofit, o NEBB descreve um sequenciamento lógico de atividades que auxiliarão os gestores a tomar as melhores decisões, focadas em maximizar os resultados desejados e minimizar o investimento de recursos necessários nessa empreitada. O sequenciamento de atividades passa pelas seguintes etapas:1) planejamento da atividade (Plano de Retrocomissionamento); 2) coleta e estudo dos documentos da instalação existente com objetivo de entender a intenção do projeto atual; 3) conduzir entrevistas com o pessoal de operação, manutenção e usuário final, buscando entender as limitações da atual instalação de ar condicionado; 4) investigar, conduzindo testes de operação e desempenho da instalação, objetivando inter-relacionar possíveis causas para problemas relatados; 5) analisar os resultados das investigações e recomendar soluções. As soluções recomendadas podem ou não ser implementadas pelo proprietário em função do capital disponível, do retorno do investimento ou outras causas. Para as soluções recomendadas e aceitas pelo proprietário, o processo de implementação, deve ser totalmente comissionado desde a fase de comissionamento do projeto até a fase de entrega ou início da garantia da instalação”.

Edifício do BID, em Brasília, passa por retrofit e obtém certificação

Há situações em que a aplicação da solução é inevitável. “Existem casos em que a ‘atualização’ se dá por disponibilidade de tecnologias mais adequadas à finalidade do empreendimento, como, por exemplo, quando a troca por alternativas mais eficientes se dá antes do término da vida útil do produto. Mas existem outros casos em que o principal motivador é solucionar o desgaste nos equipamentos atuais e que a eficiência dos novos produtos não é tão relevante. Para cada um dos caminhos, existem soluções técnicas diferentes”, alerta Carlos Nunes, executivo de vendas da Trane do Brasil.

Neste caso, a decisão deverá ser precedida da “análise sobre a vida útil dos equipamentos instalados, e a performance dos índices de medição de acordo com o projeto inicial, tais como: temperatura, umidade, qualidade do ar e consumo de energia”, afirma Hernani Paiva, diretor geral da IMI Hydronic Engineering para as Américas do Sul e Central.

Em qualquer situação, obviamente uma análise completa deve ser feita para se avaliar o retorno no investimento do retrofit. “Podemos ter situações em que, se comparado com o valor de um equipamento novo, o retrofit pode não ser vantajoso, o que é normalmente muito difícil, pois o retrofit é uma opção economicamente viável em grande parte dos casos. Nesta análise, deve-se considerar o ganho de eficiência e o uso de recursos que tal retrofit trará se comparado com o sistema atual. Também é interessante pontuar a questão da aplicação de tecnologias de ponta para esta busca da maior eficiência possível, bem como considerar a questão da manutenção”, diz Eládio Pereira, gerente de desenvolvimento de negócios da Danfoss.

Retrofit ou substituição do equipamento?

Do ponto de vista financeiro, há ainda que se considerar se é mais oportuna a troca, pura e simples, do equipamento. Para João Carlos Antoniolli, coordenador de aplicação de produtos HVAC da Johnson Controls Hitachi, é fundamental identificar se existe a oportunidade de retrofit (modernização) ou replacement (troca/substituição).

“Se os equipamentos estiverem com até metade de sua vida útil, pode ser atraente investir em retrofit quando se identifica a oportunidade de modernizar compressores, trocadores de calor ou painel microprocessado, de forma tal que permita a redução no consumo de energia. Para sistemas com condensação a ar pode-se projetar por volta de 20 anos de vida útil e, para condensação a água, por volta de 23 anos. Quando os componentes do sistema estiverem mais próximos do seu final de vida útil, passa a ser mais indicada a troca (replacement). Quando o retorno sobre o investimento estiver abaixo de três anos, passa a ser uma ótima decisão seguir para retrofit, se as máquinas estiverem com poucos anos de uso, ou replacement, para as máquinas com mais tempo de uso”, defende Antoniolli.

Hoffmann argumenta que, quando se pensa em retrofit, a questão mostra-se, incialmente, como a substituição de equipamentos por outros mais modernos e eficientes. “Equivocadamente se interpreta o retrofit como substituição de equipamentos e se esquece que o equipamento é apenas uma parte do sistema que, por sua vez, tem grande influência sobre o seu desempenho. Portanto, se o projeto de retrofit não avaliar a instalação de forma sistêmica, corre-se o risco de fazer um investimento enorme com ganhos nulos ou muito pequenos”.

“Existem casos de instalações novas, com equipamentos eficientes, que possuem baixo nível de desempenho, mesmo quando comparadas com instalações mais antigas. Equipamento é somente uma das peças do quebra-cabeça que resulta no sucesso do projeto de retrofit. Existem inúmeros outros, como o design do sistema de água gelada ou o nível de automação implementado, que são subavaliados”, completa Nunes, da Trane.

Walter Altieri, gerente comercial da divisão climatização da Transcalor, acrescenta que “normalmente a simples substituição de chillers desgastados por outros mais eficientes melhorará a performance da CAG. No entanto uma ação que busca segurança operacional e eficiência energética deve observar todos os elementos do sistema e do projeto”.

Ruben Torres Castilla, gerente de vendas da área HVAC da Carel, afirma que a decisão deve ser tomada em base à análise de alguns dados, como: tempo da instalação, capacidade do equipamento versus necessidade do processo, tipo de equipamento (alternativo, hermético, semi-hermético, scroll, scroll inverter), fluido refrigerante, automação (controlador, tipo de controle, On/OFF, controle de capacidade, precisão), concepção elétrica do equipamento,  válvula frigorifica (pressostática, termostática, eletrônica).

“Todos estes fatores, junto com o investimento disponível pelo cliente, determinam o tipo de retrofit a ser feito nos equipamentos. A substituição de instalações por equipamentos mais eficientes não é a única maneira de garantir um bom retrofit. Tendo uma análise criteriosa do sistema instalado, e desde que a capacidade de investimento do cliente consiga atender aos parâmetros de rendimento e a melhora no consumo energético, podemos dizer que o retrofit foi um sucesso”, diz Castilla.

Sérgio Ribeiro, da Vertiv Brazil, pondera que os “chillers são os principais responsáveis pela demanda de energia de um empreendimento, portanto é fundamental e indispensável falar sobre o tema quando se busca eficiência energética, mas vale lembrar que a simples substituição do mesmo pode não gerar resultados satisfatórios, principalmente pelos seguintes fatores:  antes de mais nada deve-se conhecer o equipamento existente e entender seu real consumo de energia, para que se possa comparar com outros equipamentos atualmente ofertados no mercado; deve-se sempre olhar para todo o sistema e buscar sempre regimes hidráulicos eficientes, com adoção de circuitos com vazão variável; compreender se a aplicação é para conforto ou processo, pois em casos de data centers, pode-se conseguir uma enorme eficiência apenas adotando temperaturas mais elevadas de água gelada”.

Felamingo conclui dizendo que “embora a maior demanda elétrica esteja no ‘coração’ da central de água gelada (CAG), que são os chillers, substituí-los e não olhar para o consumo das bombas, das torres e fan coils, seria a mesma coisa que ‘vestir roupa nova e limpa sem tomar banho’”.

Intervenção na CAG

Rodrigues, da Somar, lembra que na CAG estão locados alguns dos equipamentos que compõem um sistema de água gelada, como, chillers, bombas, torres de arrefecimento etc. Segundo ele, os resultados da investigação e análise, descritos no processo de retrocomissionamento, indicarão quais equipamentos e/ou componentes deverão ser substituídos ou reformados para o sucesso do processo. “Não existe uma regra que pode ser aplicada em todos os casos, existem metodologias reconhecidas, processos comprovados e muito trabalho que conduzirão ao sucesso”, afirma.

É certo que o retrofit compreende a reforma e substituição de equipamentos obsoletos, mas, também, muitas vezes de tubulações e, principalmente, sistemas de controle e supervisão, enquanto ferramentas da operação do sistema. Neste sentido, Hoffmann, da Anthares, diz que “comete-se muito o erro de considerar que o sistema de controle é que proporciona a eficiência, o que é verdade somente na parte em que gerencia o fluxo energético de forma racional para tirar o máximo proveito da interação entre os componentes”.

Da mesma maneira, Felamingo observa que o estudo acurado de novos equipamentos com alta eficiência térmica resulta em ganho adicional com menor consumo de água de condensação, permitindo a redução das bombas, das torres e da água de reposição. “O conjunto do sistema de AVAC deve ser estudado e não só um único equipamento”.

“Obviamente varia caso a caso. Existem CAGs que estão em operação há mais de 20 anos e seria descabido não considerar novos conceitos, não só de equipamentos, mas de projeto também. Hoje podemos optar por circuitos de água gelada com primário variável, válvulas de balanceamento independentes de pressão, bombas de alta eficiência, automação global da CAG, entre outros. É possível implementar diversas soluções, mas depende do estado e do projeto de cada uma delas”, afirma Altieri.

O gerente da Transcalor recomenda, ainda, que o primeiro passo a ser dado no processo de decisão acerca de um possível retrofit é a contratação de um projetista ou comissionador para avaliar o potencial de retrofit na CAG.

Ribeiro, da Vertiv, levanta outro aspecto a ser considerado em momento de crise. “A substituição dos chillers pode ser algo impeditivo para um empreendimento que busca um retrofit em seu sistema de água gelada, porém inúmeras melhorias podem ser implementadas levando em consideração válvulas, bombas e automações. O sucesso de um retrofit de CAG passa antes de mais nada pela contratação de um bom escritório de projetos, para que todas as alternativas sejam levantadas e não apenas a simples e pura troca de equipamento”.

Sistema de automação

Antoniolli, da Johnson Controls Hitachi, acredita que se a decisão for pelo retrofit, o investimento em automação é o que traz resultados mais significativos, “seja nas máquinas e componentes ou na central como um todo”. Se a decisão for pela substituição, “o que mais apresenta sucesso é a escolha de chillers com ótima performance, principalmente em cargas parciais, que é a condição onde essas máquinas passam a maior parte do tempo em operação”.

“Num retrofit de CAG, uma verificação de funcionamento na parte mecânica é essencial, mas os grandes ganhos estão na implementação de uma automação inteligente para gerenciamento do acionamento das bombas e das unidades de resfriamento, usando controladores programáveis com agendas e inversores de frequência. O retrofit da automação dos chillers também traz ganhos muito interessantes” defende Fabio Cardoso, da Every Controls.

Ampliando o conceito, Felamingo diz que, hoje, podemos contar com a variação de vazão de água gelada nos circuitos primários, o que reduz em muito o consumo energético. “Todavia isso só é possível através de um bom sistema de automação. É inconcebível que uma CAG não tenha um sistema de automação inteligente, que vá além do controle das variáveis básicas (temperatura, vazão de água, sequenciamento de operação etc.), mas que integre, também, o controle da demanda e gerenciamento da energia elétrica, consumo de água, manutenção etc.”

Sem dúvida que as intervenções entre o sistema mecânico e o sistema de controle devem caminhar integradas, defende Rodrigo Miranda, diretor executivo da Mercato Automação. “A evolução exponencial em sistemas de automação permite que a instalação opere conforme foi projetada (aproveitando eficientemente toda a energia consumida), e possibilitam alterações nas condições de funcionamento dos diversos equipamentos instalados na edificação, permitindo que eles operem eficientemente e que se adaptem às mudanças que acontecem com a variação de carga térmica. Além disso a automação traz também como ganhos uma maior confiabilidade e segurança na operação do sistema e fundamentalmente que o sistema consiga trazer um adequado conforto térmico aos usuários”.

O diretor da Mercato, completa: “Minha principal recomendação, quando pensar em automação, é conhecer o sistema de ar-condicionado a ser implementado e ter expertise em automação, pois a automação é o controle deste sistema, que resulta na lógica adequada dos equipamentos e dispositivos para produzir os resultados desejados no conforto ambiental, bem como, em uma operação eficiente, no uso racional de energia e água e na segurança de operação do sistema de AVAC”.

Atualmente, o sistema de automação é considerado o “cérebro” em uma central de água gelada, coordenando o funcionamento de chillers, torres, bombas, variadores e válvulas, permitindo o fornecimento correto de vazão de água gelada nas condições adequadas de temperatura, e consumindo o mínimo possível de energia para o conjunto de equipamentos operantes.  “Adicionalmente a esse fator, em instalações existentes é bastante comum encontrar a automação funcionando simplesmente como um ‘liga/desliga’ de luxo, sem efetivamente rodar as rotinas ideais de otimização. Nesta linha, é importante identificar o gap entre a situação atual e o que pode ser alcançado, em termos de economia de energia, por meio de investimentos em novos sistemas ou pela atualização dos existentes. Geralmente esse tipo de sistema proporciona períodos rápidos de retorno financeiro”, defende Nunes, da Trane.

Atualizações do sistema com as novas tecnologias na área de automação é cada vez mais fácil. “A maioria das empresas tem atualizações levando em considerações os sistemas existentes”, diz Paiva.

Renato dos Santos, da Brain Set Engenharia, recomenda que, quando possível, a melhor recomendação em relação à automação em um processo de retrofit é a substituição total da parte “inteligente”, que envolve controladores, gerenciadores e softwares. Por se tratarem de itens tecnológicos, obviamente os recursos disponíveis em hardwares e softwares atuais são sempre superiores aos que estão instalados.

“Na grande maioria dos casos, o sistema de automação, mesmo que em pleno funcionamento, opera em uma plataforma bastante obsoleta e com recursos bastante limitados. Nestes casos, a atualização se torna pouco interessante do ponto de vista comercial, com muito investimento para pouco aumento de recursos. Existem ainda situações onde as ferramentas de engenharia para o sistema ou itens necessários para a atualização não estão mais disponíveis, o que torna o retrofit absolutamente inviável tecnicamente. Finalmente, cabe ressaltar a necessidade de se fazer uma avaliação bastante criteriosa e orientada exclusivamente para o retrofit do sistema de automação. É essa avaliação que deve nortear a decisão de atualizar ou substituir o sistema existente”, conclui Santos.

De qualquer maneira, no retrofit a atualização da automação é sempre desejável, pois tem baixo custo se comparada a alterações mecânicas e tem retorno bastante rápido, podendo trazer ganhos em redução de consumo de energia, redução de manutenção e adição de funcionalidades importantes para a operação diária. Algumas das ações são equilibrar a geração de frio com o consumo, especialmente em horários de pico, evitando desperdícios, implementar avisos de manutenção preventiva e inserir um monitoramento remoto se estes já não estiverem presentes.

Válvulas e controles

Em geral, válvulas e controles oferecem boas oportunidades de economia de energia com investimento relativamente baixo. Considere-se, ainda, que na grande maioria das instalações existentes, principalmente aquelas com mais de 15 anos e que não passaram por um processo de retrofit, a chance dos sensores e dos atuadores estarem em ordem e realizando a leitura correta é baixíssima. Isso resulta diretamente em um funcionamento pobre da central de água gelada, o que piora o índice de eficiência.

Para que um sistema hidrônico atinja níveis satisfatórios de eficiência, deve-se poder medir e ajustar as vazões em um maior número de pontos possíveis do sistema, com um correto posicionamento de válvulas, pois a distribuição errada do fluxo de água pode comprometer seriamente todo o projeto de ar condicionado.

“Atualmente no Brasil existem fornecedores de sistemas hidrônicos com softwares de simulação que possibilitam simular e consequentemente levantar pontos de melhorias nas instalações. Em períodos de crise, a busca por economia operacional e redução dos custos de manutenção, vão de encontro com a escassez de investimentos, que acarreta a impossibilidade de aquisição de novos equipamentos, principalmente chillers, fazendo com que estudos e simulações do sistema de ar condicionado ganhem cada vez mais força e relevância, visando fazer com que as tomadas de decisão conheçam a fundo as tecnologias empregadas em seu empreendimento e, também, os possíveis pontos de melhoria, que em muitos casos passam por pequenos ajustes; por isso a contratação de um profissional especializado nesta atividade se faz tão importante”, diz Ribeiro.

Neste sentido, é vantajoso adequar a filosofia do retrofit às válvulas e controle. “O que vai comandar todo o processo é o custo x benefício. Se as válvulas e o controle estiverem com suas manutenções adequadas com desgastes admissíveis para medições e ajuste, cabe somente fazer as atualizações técnicas para o funcionamento adequado ao projeto”, explica Paiva, da IMI.

Já para o engenheiro de aplicação da Belimo, Leandro Augusto Medéa Antoniolli, as válvulas de controle e balanceamento são um ponto de grande importância para o sucesso do retrofit de uma instalação. “É muito importante levar em consideração as novas características do sistema e substituir as válvulas de controle e balanceamento, conforme nova especificação do projeto de retrofit. Hoje existem válvulas com grande tecnologia embarcada e isso pode ser um ponto de grande importância para o sucesso do projeto e eficiência do sistema. Como exemplo, temos as válvulas de balanceamento e controle eletrônicas, que tornam possível integrar essas válvulas no sistema de automação e otimizar o sistema de bombeamento através das vazões reais de cada equipamento”, afirma.

Miranda, da Mercato, complementa informando que existem diversos modelos de válvulas de controle normalmente atuadas eletricamente/automaticamente com grande tecnologia embarcada, que permitem que a instalação opere e tire proveito da variação de troca térmica do sistema. “A tecnologia de válvulas de pressão independente, que atuam como uma válvula de controle automática juntamente com um regulador de pressão, é outro exemplo. A utilização de válvulas que integram controle, balanceamento independente de pressão e medição de energia térmica através da medição da vazão do fluido e temperaturas de avanço e retorno, promovem o estado da arte no controle e distribuição do fluido de uma forma equilibrada, suficiente e inteligente para satisfazer as necessidades de consumo, buscando a eficiência do sistema em qualquer condição de carga térmica”.

Santos, da Brain Set, conclui: “Válvulas e dispositivos de medição (sensores) são itens extremamente reaproveitáveis e bastante compatíveis com controladores de diferentes gerações de tecnologia. Quase nunca existe a necessidade de retrofit destes equipamentos. O único cuidado é realmente garantir o funcionamento e a precisão do item que está instalado”.

Pereira, da Danfoss, lembra ainda que, considerando sistemas primários, é necessário estar atento à mudança do fluido refrigerante. “Podemos ter possíveis alterações em diversos equipamentos como troca de compressores ou somente do óleo contido no mesmo, a troca de filtros secadores, visores de líquido e, principalmente, a troca das válvulas de expansão, destinadas para funcionar conforme o fluido refrigerante”.

Outro profissional da Danfoss, o gerente de vendas para América Latina, João Paulo Piovesan, alerta para a necessidade de considerar a adoção de uma tecnologia mais nova e mais eficiente. “No caso da distribuição de água gelada do sistema secundário, trocar as válvulas de balanceamento manuais e de controle por válvulas de balanceamento e controle independentes de pressão. Esse tipo de tecnologia permite trabalhar com demandas variáveis com um melhor controle de temperatura reduzindo assim o consumo energético do sistema de HVAC”.

É Piovesan quem chama a atenção para outro aspecto importante: “Primeiramente, é necessário verificar se as bombas estão em condições plenas de funcionamento. Se o sistema permitir vazões variáveis, deve-se considerar a aplicação de conversores de frequência nas bombas, para garantir o melhor aproveitamento do sistema e um menor consumo energético”.

A não ser que a instalação como um todo esteja comprometida, não há como descartar as vantagens de um retrofit. “O retrofit é um estudo que admite que parte da instalação seja aproveitada com adaptações e parte seja substituída sob condições técnicas que visem tanto o conforto térmico, como a redução do consumo de energia e água. Assim, além de se obter uma solução adequada e eficiente, o retrofit incorpora a ideia de ser implantado com o prédio em uso, planejando-se as ações de tal forma que não seja necessária a desativação total do sistema, que seria imposta no caso de uma substituição radical da instalação por outra totalmente nova”, conclui Felamingo.

Ronaldo Almeida

ronaldo@nteditorial.com.br

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