A automação de sistemas de refrigeração e ar condicionado está em aprimoramento contínuo, diz Edivaldo Brando Junior, engenheiro de software da Danfoss, “principalmente em função da busca de sistemas mais eficientes e ecológicos. O principal objetivo é alcançar um sistema confiável, reduzindo custos como gastos em energia elétrica e manutenção. No processo de refrigeração, por exemplo, destaco a inclusão do CO2 nas instalações de supermercados. O CO2, entretanto, possui características entalpicas diferentes dos tradicionais HFCs (halogenados), algo que contribuiu em paralelo para um aprimoramento dos sistemas de refrigeração já existentes. Componentes do circuito como compressores, controladores, válvulas de expansão eletrônicas e sistemas de supervisão foram aprimorados. Alguns foram até mesmo trazidos à tona novamente, depois de alguns anos em esquecimento, como é o caso do Ejetor. Os ejetores possibilitam que o CO2, antes eficiente apenas em climas mais frios, fosse trazido para climas mais quentes e com uma eficiência ainda maior.”

No ar condicionado, o engenheiro da Danfoss aponta a preocupação em baixar a conta de energia elétrica. “Sistemas com compressores variáveis e válvulas de expansão eletrônica estão cada vez mais presentes. O termostato simples está dando lugar ao controlador central, que tem a função de reunir os dados e ajustar o funcionamento de acordo com a carga do momento.  A automação é muito mais do que simplesmente deixar em automático. É um conjunto de regras que permite que um sistema trabalhe em automático sem interrupção nenhuma, de maneira eficiente o tempo todo. Os sistemas de expansão direta, como é o caso de rooftops ou splits, quando gerenciados por um controlador, possuem a característica de ajustar a carga do circuito às necessidades do momento. O ajuste da carga do equipamento é extremamente benéfico e necessário, evitando que o equipamento trabalhe mais do que o necessário. Em outras palavras, um sistema automatizado que possui diversas variáveis pode trabalhar com todas elas em harmonia, mantendo o sistema eficiente. Exemplos: condensação flutuante, sucção adaptativa, setpoint de ajuste noturno (ou desligamento, se for o caso). A válvula de expansão eletrônica irá expandir a quantidade de fluido refrigerante exata para que o superaquecimento seja mantido estável, dentro da faixa estipulada. O compressor variável irá garantir baixa rotação e consumo de energia elétrica em momentos com carga térmica reduzida. A condensação flutuante irá garantir economia de energia elétrica com uma temperatura de condensação mais baixa, ainda dentro do esperado. Todos esses sistemas estão ligados a um controlador central, mantendo a variável principal – temperatura e umidade para conforto térmico – dentro dos padrões especificados”.

“Os sistemas de automação possibilitam a otimização da utilização de energia para a climatização do ambiente, bem como para o aquecimento e refrigeração dos alimentos e bebidas dos expositores, e até mesmo do estoque. Dependendo da quantidade e do fluxo de pessoas, da temperatura do ambiente e do nível de consumo de alimentos e bebidas expostos nos refrigeradores ou estufas, o sistema de automação pode regular o acionamento e desligamento dos compressores, ventiladores e aquecedores, de forma a atingir o ponto ótimo de operação do sistema sem desperdício de energia e sem prejuízo da qualidade do ar. Em geral, os compressores são os equipamentos que apresentam maior consumo de energia em frigoríficos, supermercados, shoppings, dentre outros estabelecimentos que utilizam câmaras frias. Dessa forma, cada vez mais o simples controle liga/desliga vai dando espaço para os acionamentos e controles de velocidade variável com a aplicação dos inversores de frequência”, diz Paulo Rogério Braz, gerente de vendas da Weg Automação.

Segundo Braz, a Weg oferece motores acionados por inversores de frequência, com funções dedicadas para os sistemas de AVAC-R, que chegam a reduzir em 30% o consumo de energia. “Outros ganhos atrelados ao conjunto de motores e inversores são a uniformidade de temperatura da câmara fria, maior conforto térmico (no caso dos sistemas de ar-condicionado) e menor desgaste mecânico. Além disso, os inversores de frequência contam com a função de economia de energia já incorporada, o que garante o rendimento ótimo dos motores, pois atuam diretamente na tensão aplicada na saída do inversor, alterando a relação de fluxo entregue ao motor para reduzir as perdas e, consequentemente, menor consumo e ruído sonoro”, completa.

Na busca constante por maior eficiência operacional e energética, Igor Nakamura, diretor da Viridi Technologies, acredita que há um potencial real mantendo boas práticas aos sistemas automáticos: “Sob a ótica de sistema, identificamos conceitos instalados de district cooling para uso tanto em ar condicionado como refrigeração que já utilizam a automação como um meio de regulagem e operação, porém, para sistemas frigorígenos de expansão direta, ainda dependemos muito do simples intertravamento elétrico de um sensor de temperatura com contatores do painel de potência que comandam o liga/desliga de compressores. Por um outro lado, existem equipamentos e instalações que já utilizam compressores variáveis, comandados por termostatos ou controladores, obviamente já integrados com os ciclos de segurança, degelo, entre outros. Desta forma conseguimos manter o sistema operacional automático e seguro para o dia a dia da instalação. Mesmo assim, ainda há um grande caminho a percorrer. Já houve uma grande aceitação dos fabricantes dos controladores internos das máquinas em viabilizar um protocolo de comunicação aberto e legível, passivo de integração com a automação predial, como os protocolos BACnet e MODbus. Desta forma, os próximos passos seriam, na minha opinião, a padronização e obrigatoriedade do protocolo aberto aos controladores internos das máquinas (BACnet e MODbus), permitindo a integração com o sistema de BMS, facilitando a indicação de alarmes, processos, consumos etc.; fazer o uso do meio físico de comunicação TCP e IP, facilitando a interconectividade de outros equipamentos, melhorando o fluxo de dados e, obviamente, observando o conceito de IoT; abrir a mente dos profissionais de AVAC-R para o conceito de automação integrada, que certamente contribuirá mais nas questões de eficiência energética e produtiva. Um exemplo é utilizar sensores de presenças e de portas, juntamente com os atuais sensores de temperatura e umidade para supervisionar e comandar os equipamentos de geração do frio. Fazer uma relação de vídeo analítico ou controle de acesso para pré-definir uma insuflação de ar coerente, nem mais e nem menos, para a carga térmica detectada, de uma forma on demand”.

Economia de energia sem perdas na qualidade do ar

Para Ederson Moreira, service supervisor Electronics & Solutions Brazil da Emerson Commercial & Residential Solutions, a automação já está preparada para o aproveitamento máximo das condições climáticas externas e internas dos estabelecimentos. “Considerando os diversos sensores de temperatura, umidade e CO2 instalados no ambiente, a automação é capaz de buscar o menor consumo possível que atenda às especificações mínimas do ambiente. Hoje temos controles que são capazes de detectar a falta de movimento no ambiente e podem reduzir a iluminação do expositor; durante o período noturno podem aumentar o setpoint de temperatura do expositor, assim reduzindo a carga térmica do sistema e, consequentemente, reduzindo a demanda de frio. Também temos o lado da prevenção de perdas, com controles aptos a enviar alertas por e-mail ou SMS, no caso de qualquer anomalia identificada no expositor ou câmara, sem contar que com a internet é possível acessar remotamente seu estabelecimento e visualizar toda a instalação de qualquer parte do mundo, a qualquer momento via smartphone ou computador. A Emerson possui um sistema de supervisão chamado XwebEvo que permite a visualização e gerenciamento de todos os controles de comunicação via RS485 Modbus RTU. Através deste sistema, o usuário pode acessar, alterar e copiar os ajustes via internet. O acesso é possível por computador tablet ou celular. Para a integração da refrigeração com a climatização temos o sistema de supervisão XwebEvo, possibilitando a visualização e gerenciamento total do estabelecimento com apenas um click no smartphone ou computador. Também é uma tendência atual integrar os equipamentos para buscar um COP total da instalação mais eficiente. Isto é possível utilizando nosso sistema para fazer uma espécie de cascata de controle. A automação identifica a demanda térmica e pilota as válvulas proporcionais, bem como ventiladores e dampers. Ainda, é possível gerenciar os dampers de renovação e buscar táticas como o free cooling que aproveita ar frio externo para regular a temperatura externa com baixo consumo energético”.

O engenheiro da CCN Automação, Luciano Antar Ribeiro, trata a eficiência energética como um tema sensível, “pois no fundo é muito fácil economizar energia sacrificando a qualidade do ar, por exemplo. Existem hoje ferramentas no sistema de automação que permitem fazer a economia sem sacrificar a qualidade do ar que deve ser sempre a primeira prioridade. E digo isso pelo lado econômico. É mais barato manter o ambiente dentro dos padrões de temperatura, umidade e renovação de ar. De forma geral, olhamos apenas para o medidor de energia e esquecemos do custo das pessoas que habitam os prédios. O custo com salários e encargos é muitas vezes maior que o custo com energia e equipamentos. Reduzir o tempo de afastamento por problemas de saúde e aumentar a produtividade das pessoas se mostra muito mais econômico. Estudos recentes realizados pela UTC em conjunto com a Universidade de Harvard mostrou de maneira bem clara como ambientes controlados e expostos a hiper ventilação influenciavam de maneira muito significativa as funções cognitivas. Os sistemas de automação têm papel fundamental nesse tema e ferramentas como o Enviromental Index ajudam a medir e fazer benchmarking entre as instalações”.

Fabio Cardoso, diretor da Every Control, enfatiza que a automação já oferece quase todas as possibilidades de controle, “a questão é se cabe no orçamento ou não. Hoje, a busca é por uma solução barata para controle a distância, por isso desenvolvemos uma nova solução que será apresentada no primeiro trimestre de 2019 para competir neste mercado, o Sistema EPoCA, que contribuirá com os avanços na busca por eficiência, tanto energética como operacional, e também por soluções customizadas. A Internet das Coisas cresce rapidamente, mas ainda tem um caminho a ser percorrido em nosso setor para que realmente gere valor percebido pelo cliente, e, num futuro próximo, vejo cada vez mais a adoção de soluções abertas e flexíveis que possam se ajustar às necessidades dos clientes em detrimento de soluções padronizadas. É uma maneira bastante eficiente de se diferenciar no mercado”.

Avanços e integração no controle do frio

“Grandes avanços na automação, aplicados à refrigeração e ar condicionado, são utilizados largamente como o monitoramento a distância, por exemplo. Destaco a válvula de expansão eletrônica VX-950 plus, que possui conexão com o software de gerenciamento remoto Sitrad. A VX-950 plus é um instrumento para controle de válvula de expansão eletrônica, além de controlar também superaquecimento, degelo e temperatura ambiente. Substitui o próprio controlador ou termostato da instalação, pois permite comandar os processos de refrigeração, além do fluxo de líquido. É compatível com válvulas para as capacidades mais usuais, atendendo equipamentos de até 70 a 80 kW de potência. Graças a sua precisão, a VX-950 plus permite que o usuário economize aproximadamente 20% na aquisição dos equipamentos que complementam a instalação, visto que estes podem ser mais compactos e de menor capacidade. Este também é o percentual médio de economia obtido na conta de energia elétrica. Outras vantagens importantes são o aumento da durabilidade dos equipamentos e a redução dos custos de manutenção. Com todos os itens que completam o sistema da VX-950 plus é possível monitorar os controles de três formas: apenas com o Sitrad, com a interface homem-máquina (IHM) ou com ambos (em redes RS-485 distintas), para visualização de medidas, parametrização de funções e comandos, como degelo manual e bloqueio de funções”, explica Fábio Tedesco, consultor técnico de produto da engenharia de aplicação da Full Gauge.

Além de gerar relatórios personalizados e armazenar os dados, a ferramenta criada pela Full Gauge avisa, por SMS ou e-mail, quando há alguma alteração nos padrões especificados, agilizando as manutenções que se fizerem necessárias. “Na integração da refrigeração e climatização em supermercados e lojas de conveniência, por exemplo, é importante ter um controle preciso de temperatura e também agilidade na tomada de decisões e resolução de problemas nas duas áreas. Isto pode ser feito, por exemplo, por meio de um aplicativo para celular, de qualquer lugar do mundo. Também é possível consultar relatórios, verificar gráficos e outras informações das instalações, o que garante tranquilidade para as equipes técnicas e gerenciais dos estabelecimentos. Para o controle de temperatura e umidade em climatização, destaco o controlador MT-530E Super, que possui três saídas: uma para controle de temperatura, uma para umidade e uma terceira auxiliar, que atua como um segundo estágio de controle de temperatura, umidade, alarme ou timer (temporizador) cíclico. Este instrumento é indicado para umidade relativa do ar entre 10% e 85%, sem condensação, e apresenta alarme sonoro interno (buzzer). Seus sensores de temperatura e umidade são unidos em um único bulbo, diminuindo o espaço e fiação de instalação. Inclui também um sistema inteligente de bloqueio de funções (impedindo que pessoas não autorizadas alterem os parâmetros) e pode ser conectado ao Sitrad. Cada vez mais o mercado irá exigir o monitoramento das instalações via software e aplicativo, além de do foco na redução do consumo e economia de energia elétrica”, completa Tedesco.

O uso de compressores variáveis do tipo BLDC, compressores de imã permanente e sem escovas, aliados às válvulas de expansão eletrônicas, que permitem ao sistema de refrigeração maior estabilidade na manutenção da temperatura, é enfatizado por Marcel Daissuke Nishimori, da Carel: “As válvulas de expansão eletrônicas, através da regulação do superaquecimento, controlam a quantidade de fluido refrigerante que alimenta os evaporadores. Um maior aproveitamento do evaporador, se comparado às válvulas termostáticas, graças ao controle digital, permite gerar a mesma capacidade frigorífica com um consumo elétrico menor. Essa tecnologia aliada aos compressores do tipo BLDC, que conseguem variar sua capacidade para atender a demanda de frio em tempo real, estabiliza a temperatura do ambiente em questão provocando uma maior qualidade do produto. Esse tipo de solução já vem sendo aplicada na Europa, desde sistemas industriais passando por data centers, até equipamentos de climatização e refrigeração comercial. No Brasil, a demanda por estabilidade de temperatura e redução no consumo chamou a atenção dos fabricantes nacionais que vêm utilizando essas tecnologias tanto para equipamentos de climatização de data centers, quanto para refrigeração comercial e refrigeradores de bebidas. Cito uma aplicação em um supermercado do tipo Express de um grande grupo varejista francês em São Paulo. Na loja foram instaladas unidades semi-plugin HEOS com compressor BLDC e válvulas eletrônicas com condensação por um anel fechado de água e um dry cooler do lado externo. Os resultados apresentaram uma redução de consumo de cerca de 35%. Esse comparativo foi feito em relação à uma instalação tradicional com compressores do tipo on/off e válvulas mecânicas.”

Nishimori observa uma tendência à redução do tamanho de salas de vendas com o intuito de aumentar a penetração em mais pontos. “Hoje, já é tecnologicamente e financeiramente possível instalar sistemas de supervisão em lojas de pequeno, médio e grande porte, de 5 a 300 pontos de frio. Estamos ampliando a linha de supervisórios com a nova família boss mini, sistema de supervisão para pequenas instalações, possibilitando controlar toda a instalação frigorífica desde a tela de qualquer smartphone com uma interface amigável, recursos de notificação de alarmes em tempo real, entre outras funções. Com essa ferramenta, o responsável por manutenção consegue conectar-se remotamente ao sistema de refrigeração ao ser notificado por mensagem instantânea, verificar através de gráficos pré-carregados o funcionamento do sistema e tomar algumas ações à distância, como forçar um degelo em caso de bloqueio no evaporador. Esse tipo de tecnologia permite que a resolução de problemas seja feita de forma mais rápida, além de reduzir custos, uma vez que muitas atividades podem ser executadas sem precisar de deslocamento. Outra tendência do mercado é proporcionar informações com valor agregado e usabilidades ao usuário que serão mandatórias em pouco tempo. Através da plataforma RemotePRO da Carel, já é possível ter acesso às informações já tratadas de todo o parque de equipamentos instalados pelo cliente. A plataforma é responsável por coletar, armazenar e tratar os dados relevantes e apresentar através de painéis interativos a informação de forma simplificada”.

Hernani Paiva, diretor da IMI Hydronics, destaca a simultaneidade dos sistemas de refrigeração e climatização integrados: “Um grande avanço são os sistemas de automação que interligam sistemas de ar condicionado e de refrigeração simultaneamente. Automação que controla ambas as operações, bem como a performance dos mesmos. Antes, os equipamentos eram controlados separadamente. Hoje, o sistema de automação consegue controlar câmaras, balcões e expositores simultaneamente e também todas informações pertinentes, não somente sobre o setor de manutenção e operação, com melhor rendimento dos equipamentos, mas também, um controle global que pode ser feito pelo próprio proprietário, além de enviar informações para qualquer situação definida pelo cliente, desde que haja uma internet disponível e com rendimento bom. Com isso, os pontos de ajuste podem ser monitorados e ajustados de acordo com a necessidade local ou remotamente. Com a melhoria da tecnologia dos controladores e periféricos escravos ou não, tudo pode ser automatizado simultaneamente com a climatização. Claro que dependerá de um bom projeto, de produtos confiáveis e comissionamento. No controle de variáveis como temperatura e umidade em sistemas de climatização, a automação pode executar qualquer demanda solicitada pelo projetista/cliente; desde que os periféricos estejam bem ajustados e posicionados em locais corretos, o sistema de automação os controlará e ajustará para melhor rendimento. Vale ressaltar que para a economia de energia, os produtos têm que ter a confiabilidade de acordo com catálogo para que a informação chegue ao sistema de automação com credibilidade e, com isso, o sistema faça o uso racional da energia através do ponto de trabalho ótimo dos equipamentos. A automação ainda permite o ajuste e monitoramento de controle de temperatura e umidade, e medição da qualidade do ar, como oxigênio, monóxido de carbono etc. Pode se ter uma infinidade de informações para garantir a qualidade do ar. Tudo vai depender do custo benefício que o cliente final desejar. Cada vez mais controladores eficientes com tecnologia de ponta, com maior facilidade na integração usuário/sistema e também sem cabeamento estarão presentes nas instalações de AC-R”.

“Novas tecnologias, principalmente de conectividade, têm mudado o patamar da automação neste mercado”, aponta Valério Galeazzi Neto, diretor de Mercado Nacional da Novus. Ele acrescenta que no caso de refrigeração comercial ainda se vê muitas aplicações dependentes do PC. As topologias mais modernas possuem sempre um concentrador robusto para evitar perda de dados e sistemas wireless têm facilitado as instalações e reduzido os custos para monitoramento on-line. “Com o advento da IoT temos condições de monitorar variáveis de processo, trazendo informação para tomada de decisões de forma mais ágil. Tecnologias de conectividade como WiFi, Bluetooth e 3G/4G entre outras, já estão bem dominadas e servem de apoio ao negócio. No momento em que há conectividade e os dados estão disponíveis, tudo fica mais integrado. Os sistemas remotos permitem controle à distância, de qualquer lugar e a qualquer hora. Basta ter acesso à internet e acesso seguro ao sistema para fazer o controle remoto e programável. Os sistemas estão cada vez mais inteligentes e integrados. A otimização dos sistemas de refrigeração passa pela automação do sistema de climatização em conjunto. Acredito que novas tecnologias de conectividade estão chegando para revolucionar a forma de automatizar os sistemas de refrigeração e climatização. Certamente ouviremos falar muito de NB-IoT, LoRa e Sigfox nos próximos anos.”

Roney Ritschel, diretor técnico da Microblau, defende que “o avanço foi principalmente no aumento da confiabilidade dos sistemas, com informação disponível a todos em qualquer lugar, gerando resultados diversos como ganhos energéticos e predição, evitando que os problemas ocorram, entre outros. Porém, o grande destaque é IoT (internet das coisas), que permite a gestão integral dos sistemas com sensores mais avançados e conectados em nuvem, viabilizando inúmeros ganhos, por exemplo, os resultados preditivos através de Analytics. Atualmente o IoT vem trazendo impactos positivos significativos para a automação. Os softwares avançados em nuvem permitem toda gestão de múltiplos sites simultâneos, com gestão de acesso e rastreabilidade, algoritmos avançados e analytics. Podemos ter todos os sistemas integrados, incluindo energia, água, sistemas fotovoltaicos etc. Esses sistemas modernos permitem aumentar o conforto do usuário e ao mesmo tempo reduzir o consumo de energia”.

Thomas H. Spitzl, country manager Brasil da Oventrop, diz que, hoje, com as válvulas inteligentes, o sistema pode executar tarefas de comissionamento e testes, além do manuseio das variáveis, para manter a condição ótima de projeto. “Os sistemas estão cada vez mais inteligentes. Com relação às válvulas de controle e balanceamento, destaco a sua integração ao sistema de automação, via atuadores inteligentes, facilitando o acesso aos sistemas. Com o treinamento e aprimoramento dos usuários dos sistemas, que é vital, vislumbro um total domínio no desempenho das instalações”.

“Com os atuais recursos disponíveis não vejo limites para controle e monitoração à distância de qualquer ponto que esteja acessível ao sistema de automação. A grande questão, em meu ponto de vista, é a ação diante da informação. É bastante comum a ação ativa para coletar dados e a atitude passiva na análise, gerenciamento e nas ações necessárias diante das informações coletadas. Do ponto de vista técnico, a integração entre sistemas é absolutamente simples de ser realizada. As interações entre diferentes sistemas precisam ser avaliadas com cuidado, dependem de cada caso e nem sempre são necessárias. É preciso foco no resultado prático da interação entre os sistemas que estão sendo controlados, foco no benefício que trará, seja do ponto de vista energético ou operacional. Senão não faz sentido. Inúmeras são as possibilidades oferecidas pela automação para o controle de variáveis com foco em energia e conforto, mas o mais importante é destacar que não são obtidos ganhos reais de energia, eficiências de operação e aceitáveis níveis de conforto térmico sem um sistema de automação bastante eficiente”, finaliza Renato Santos, diretor da Brainset.

Ana Paula Basile Pinheiro

anapaula@nteditorial.com.br

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