Um sistema de água gelada com um bom desempenho cumprirá seu objetivo final de forma eficiente e confiável. Ou seja, este sistema irá produzir água gelada nas condições desejadas para atender a sua finalidade, seja conforto ou um processo, consumindo a menor quantidade de recursos possível, como água, energia elétrica ou de outras fontes, e de forma confiável para que não haja interrupção dos processos ou desconforto nas edificações.

Podemos utilizar índices para medir esses parâmetros. É muito comum falarmos do coeficiente de performance, ou COP, da instalação como um dos indicativos de eficiência energética; de fato, voltando a 2001, temos um artigo no Ashrae Journal escrito por Thomas Hartman em que achamos um gráfico muito famoso e por muitas vezes utilizado como um guia para eficiência de uma central de água gelada. Este gráfico é interessante, pois demonstra a necessidade de tratarmos de índices anualizados e considerar todos os componentes de uma central, bem como evidencia que a performance depende das condições de operação. Entretanto, o foco dos clientes deve ir além de regras gerais ou de comparações com centrais similares, mas sim com o melhor que a própria instalação consegue fazer utilizando as tecnologias mais recentes disponíveis no mercado.

Em geral observamos que a manutenção inadequada e a operação deficiente são os maiores responsáveis pelo desvio de desempenho dos sistemas de água gelada. Todo equipamento sofre deterioração ao longo do tempo, incrustações nos trocadores podem prejudicar os equipamentos, válvulas que travam por conta de corrosão, enfim, existem diversos aspectos relacionados ao tempo e a forma de uso que reforçam a necessidade de uma manutenção constante e eficaz no sistema.

Embora a manutenção é por muitas vezes negligenciada, não é difícil afirmar que a operação adequada é ainda mais deixada de lado nas centrais de água gelada. Não faz mais sentido falarmos de operação manual, ou em controles simplificados que se resumem a fazer um liga-desliga da instalação. Os produtos disponíveis no mercado para um controle otimizado são tão avançados e acessíveis, e trazem retornos tão claros, que adotar soluções de automação nas centrais de água gelada deveria ser algo exigido por todos os usuários destas instalações. A operação automatizada, de forma geral, irá garantir a operação no grau de eficiência original do sistema bem como é de grande auxílio para a manutenção, podendo reduzir riscos de avaria nas instalações. Faço ainda um destaque para as soluções de IoT e conectividade que permitem monitoramento e diagnóstico em um grau sem precedentes.

Hoje temos conceitos bem difundidos que resultam em bom desempenho energético. Podemos citar as recomendações da ASHRAE 90.1 e o ASHRAE GREEN GUIDE sobre sistemas 100% variáveis e com elevados diferenciais de temperatura para operar com vazões reduzidas, uso de válvulas independentes de pressão e adoção de estratégias de controles modernos que implicarão no uso de sistemas de controles atuais. No sentido oposto, as concepções de projeto que se baseiam em regras gerais antigas e práticas recorrentes, porém desatualizadas, resultaram em instalações que ficarão aquém do potencial da tecnologia atual.

Um bom sistema de distribuição de água, bem projetado, instalado e controlado, aliado a uma manutenção adequada, é a chave para que o chiller possa entregar tudo o que o fabricante projetou para entregar. A escolha do chiller adequado para cada função também é fundamental para que o investimento seja racional e o sistema entregue o esperado.

Existe um grande problema que é o tratamento inadequado da água utilizada nos sistemas, afinal, trocadores de calor incrustrados ou corroídos não permitem que o chiller entregue o rendimento esperado. Este tratamento deve ser eficaz, se utilizando das boas práticas modernas.

Outro aspecto é a operação inadequada, que vai desde a forma como os chillers são ligados e desligados, sequenciamento entre chillers, operação com setpoint fora da condição ideal do equipamento, entre outros. Isso pode ter origem tanto na operação manual quanto no uso de sistemas de controle que não são especializados em operação de climatização e refrigeração.

A sujeira no condensador irá implicar em troca térmica deficitária, levando ao baixo rendimento do equipamento e elevada pressão no condensador. Essa elevada pressão irá causar maior desgaste dos componentes do equipamento e, no caso de compressores centrífugos, poderá causar o surge.

Com relação à baixa carga de fluido refrigerante, haverá um aumento no seu superaquecimento, sendo o motor dos compressores, em geral, resfriados pelo próprio fluido refrigerante. Desta forma, caso o equipamento não desarme por baixa temperatura do fluido refrigerante ou baixa pressão, podemos ter uma queima do motor.

Outro ponto é que, como temos pouco fluido refrigerante, novamente não vamos ter uma condensação de refrigerante adequada no condensador, causando perda de capacidade e baixo rendimento do equipamento, com o mesmo não conseguindo atingir a temperatura de setpoint requerida, deixando o equipamento ligado por mais tempo e ocasionando maior consumo de energia. Também neste aspecto, irá ocorrer o surge nos equipamentos centrífugos por baixa pressão, pois, não vamos ter fluido refrigerante suficiente para causar a resultante na saída do impelidor, com retrocesso deste e ocorrência do surge.

Uma boa prática, na definição do melhor projeto para cada situação, é buscar as referências da ASHRAE 90.1 na versão mais recente disponível, ASHRAE GREEN GUIDE e os ASHRAE AEDG (Advanced Energy Design Guides). Sem dúvidas, são um excelente material de referência com os conceitos mais avançados disponíveis na atualidade. Além disso, é fundamental entender os requisitos e limitações do cliente que irão definir as fronteiras de até onde um determinado projeto pode ir.

Outra ferramenta interessante são as modelagens computacionais para estudo energético, que podem ser desde cálculos simplificados até um detalhamento preciso da instalação em um software apropriado, que auxiliarão na tomada de decisão, transformando em termos financeiros as decisões tomadas para as diversas alternativas possíveis de solução de climatização de uma instalação.

Rafael Dutra é coordenador de aplicação da Trane

Veja também:

Por que os sistemas perdem as condições de projeto?

O conceito do projeto é um fator preponderante para toda a vida útil do sistema

Condições de operação dos sistemas de água gelada