A seleção dos diversos componentes da Central de Água Gelada (CAG), assim como sua localização, está diretamente ligada ao tipo de arranjo hidrônico escolhido. “Um sistema de fluxo variável, por exemplo, exige componentes tais como válvula de controle para o by-pass e sensor de pressão diferencial, que são determinantes para sua eficiência. O estudo de suas localizações é crucial para a obtenção deste objetivo”, defende Maria Carolina Dias, engenheira da IMI Hydronic Engineering.

A engenheira da IMI estabelece alguns requisitos para que uma central térmica alcance um nível de eficiência aceitável. Para ela, desde a concepção do projeto devem ser utilizadas ferramentas de software e uma estrita observância das normas nas fases de projeto, instalação e comissionamento, buscando o atendimento dos requisitos especificados pelo cliente, com o menor consumo de energia. “Outro fator importante é a capacitação da equipe operacional que após o start-up irá conduzir o sistema.”

Já o engenheiro da Danfoss, Katuaki Hayashida Jr., entende que as diferenças quanto ao arranjo hidrônico do sistema concentram-se, basicamente, no controle das bombas, no by-pass e nos componentes da distribuição de água gelada. “Em sistemas com fluxo variável é necessário um balanceamento dinâmico que acompanhe as mudanças do fluxo, enquanto em um sistema constante é mantida a vazão total no sistema o tempo todo, exigindo um by-pass para garantir o fluxo de água constante. Esse tipo de by-pass é realizado com válvulas de três vias em cada unidade terminal.”

Seleção de válvulas e outros componentes de controle

 Dias, da IMI, entende que os critérios para a tomada de decisões acerca do tipo de configuração do sistema são vários. Dentre eles, ganham destaque: a necessidade de controle de pressão diferencial sobre a válvula de controle; se o sistema é constante ou variável; se existe a necessidade de precisão na resposta do sistema; se a instalação precisa ser compacta e se é por etapas ou tipo big bang; se há previsão para a mudança de layout e possibilidade de ampliação; e se haverá a utilização de equipamentos de alta precisão com válvulas de controle do tipo proporcional embutidas.

“O cenário atual conduz para otimização de espaço e recursos, ao mesmo tempo que busca performance e eficiência para atender as demandas; desta forma, a utilização de válvulas independentes de pressão é recomendada e altamente eficaz, pois, regula, balanceia e controla a vazão de água de forma precisa com uma solução única”, diz Rafael de Moura, da Mercato Automação.

Hayashida Jr., por outro lado, simplifica: “se o sistema tem um fluxo constante é possível utilizar válvulas de balanceamento estático. No entanto, para sistemas de fluxo variável, as válvulas independentes de pressão são o único tipo capaz de acompanhar as mudanças do sistema e mantê-lo balanceando independente das condições de carga do sistema.”

Já em relação às válvulas reguladoras de vazão, o engenheiro da Danfoss entende que são importantes componentes para o balanceamento do sistema, “pois garantem a correta distribuição de água gelada em toda a instalação, evitando, assim, o excesso de vazão em algumas unidades e, como consequência, a falta de água gelada em parte da instalação. Com a distribuição de água gelada uniforme em todo o sistema, é possível garantir o conforto térmico, além de retornar com a água gelada para a CAG na temperatura de projeto, garantindo a eficiência do chiller.”

Entretanto, não se pode esquecer o papel dos atuadores em um sistema de controle. “Trabalhando em conjunto com os sensores que podem ser de temperatura, de pressão ou de umidade, são os responsáveis por atuar as válvulas com o objetivo de gerenciar a necessidade.

Como gerenciador de necessidades seu impacto é crucial, pois é o componente que irá garantir que a necessidade seja atendida sem excesso; porém, cabe ressaltar que este produto por si só não atende a eficiência caso as condições de vazão de projeto não estejam sendo garantidas pelo balanceamento, assim como a garantia da autoridade da válvula de controle através das reguladoras de pressão diferencial”, alerta Maria Carolina Dias.

“O atuador é parte do sistema e tem um papel muito importante, principalmente no consumo direto e no tempo de operação. A questão do consumo de energia para operação do atuador nem sempre é levado em consideração pelo consumidor, mas, estudos mostram que em uma instalação de grande porte a utilização de atuadores elétricos mais eficientes proporcionam uma diferença bem significativa no consumo de operação do sistema. Atuadores de alta performance chegam a consumir 50% menos energia que atuadores mais simples, para exercer o mesmo trabalho. Esta redução, somada a dezenas ou até centenas de equipamentos instalados no sistema, tem um resultado considerável que deve ser levado em conta pelo responsável pela operação e pelas empresas instaladoras. Além disso, o tempo de operação do atuador, ou seja, o tempo que ele leva para abrir ou fechar, ou para chegar no ponto de controle de acordo com a variação proporcional da carga, é uma característica importante, entregando uma resposta mais rápida, se comparado com os atuadores térmicos. Este tempo proporciona atingir os parâmetros de controle de forma mais rápida e, assim, asseguram um resultado mais eficiente. Negligenciar estes dois itens, acarreta em desperdício de energia e reduz a eficiência do sistema”, completa Moura.

Integração e conexão aos sistemas BMS

A integração dos componentes é fundamental para um sistema eficiente de automação e, cada vez mais, os dispositivos de campo estão possibilitando essa interface com o BMS. A integração é importante, pois com mais informações disponíveis a automação pode elaborar de forma eficiente ações corretivas e, também, detalhar ao operador todas as variáveis do sistema para analisar e tomar as ações devidas. “Essa possibilidade de interface, desde um simples sensor, passando pelas válvulas de controle, variadores de frequência e outros equipamentos, garante uma informação precisa de cada dispositivo. A grande transformação está justamente nesses componentes que, por muitos anos, eram apenas operadores e forneciam o feedback de forma limitada e discreta. Hoje existem protocolos de comunicação com variáveis disponíveis para coleta de dados”, conclui Hayashida Jr.

Ou, como entende Rafael de Moura, “informação e conectividade deixaram de ser artefatos de luxo nas instalações e se tornaram essenciais. Um prédio moderno e conectado oferece muitos benefícios a proprietários e usuários, tais como custos operacionais reduzidos, maior valor dos bens, maior produtividade e satisfação dos usuários. O sistema integrado proporciona, além da economia, maior conforto e segurança durante o ciclo de vida do empreendimento.

Para que a automação possa exercer um bom controle sobre o sistema, primeiramente temos que utilizar sensores e instrumentos de boa precisão, preferencialmente calibrados, que garantam uma medição correta das variáveis como temperatura, umidade e pressão, essenciais para obter um resultado ainda mais satisfatório no controle do sistema. Tratando-se da carga térmica de um empreendimento comercial de grande porte, a diferença de erro de 1 grau Celsius na temperatura da água pode resultar em grande desperdício de energia mensal na operação.”

Da redação