AVAC-R adapta-se rapidamente às inovações

Rotinas de manutenção preventiva podem ser programadas com base nos parâmetros operacionais, como troca dos filtros próximos e limpeza da serpentina

As tecnologias que compõem a chamada Indústria 4.0, como IoT – Internet of Things (do inglês, Internet das Coisas), aprendizado de máquinas e computação em nuvem, têm se disseminado rapidamente em diversos segmentos da indústria e com variados contextos de aplicação. O AVAC-R começou a explorar essas tecnologias com certo atraso em relação aos demais segmentos, mas vem apresentando uma rápida capacidade de adaptação e desfrutando do grande potencial que elas oferecem em termos de otimização das operações e suporte às tarefas de manutenção.

Quando se olha diretamente para a operação dos sistemas de AVAC, equipamentos e componentes conectados através da tecnologia de internet das coisas podem se comunicar, via rede local ou computação em nuvem, com sistemas de supervisão predial ou outros sistemas supervisórios e de automação para transmitir informações sobre vários parâmetros operacionais, tanto do sistema como dos seus componentes – equipamentos, dampers motorizados, caixas de volume de ar variável etc. Além disso, componentes conectados via IoT podem trocar informações entre si e, com auxílio da computação em nuvem e do aprendizado de máquinas, rapidamente reajustar parâmetros que apresentem desvios ou ajustar alguns parâmetros automaticamente em função de algum determinado ajuste que tenha sido feito pelo operador.

Vale destacar que, com a tecnologia de Iot e computação em nuvem, o próprio sistema supervisório pode ser acessado remotamente em qualquer dispositivo conectado à internet – smartphones, laptops, tablets e desktops. Essa facilidade permite que o sistema seja operado integralmente à distância. Essa facilidade proporcionada pela conectividade dos equipamentos e componentes se reflete diretamente na manutenção do sistema – e aqui fica ainda mais evidenciada. Rotinas de manutenção preventiva podem ser programadas com base no monitoramento dos parâmetros operacionais e ajuste de determinados alarmes. Por exemplo, programar a troca dos filtros quando a perda de carga se aproximar do ponto de saturação ajustado no sistema de automação, ou programar uma limpeza da serpentina quando a perda de carga ultrapassar um determinado limite indicado. Mesmo as manutenções preditivas podem ser realizadas diante de anormalidades nos parâmetros operacionais indicadas pelo sistema de automação, evitando-se que o equipamento entre em falha.

A aplicação dessas tecnologias habilitadoras da Indústria 4.0 traz benefícios não apenas para a operação e manutenção dos sistemas de AVAC, mas também para a qualidade dos ambientes internos, à medida que garante os parâmetros de qualidade do ar e de conforto térmico dentro das faixas recomendadas.

É possível implementar uma rede de sensoriamento nos ambientes que meçam continuamente os níveis de concentração de CO₂ e VOCs, temperatura e umidade relativa, comunicando-se com o sistema supervisório via rede local ou computação em nuvem e provendo informações que serão processadas em tempo real para ajustes na operação do sistema. Por exemplo, em um escritório onde o nível de CO₂sofre uma elevação momentânea e ultrapassa o limite estabelecido, o sistema supervisório receberá essa informação do sensor no ambiente e enviará um comando para que o equipamento passe a trabalhar com uma maior vazão de ar externo, ajustando a posição de alguns dampers e eventualmente também alterando a velocidade de rotação do ventilador.

Por se tratar da garantia de qualidade do ambiente interno, é fundamental que o sistema supervisório seja mantido em operação constante, da mesma forma que todos os sensores e componentes que se comunicam com ele também sejam mantidos conectados e passem por suas devidas rotinas de manutenção. Mais ainda, é fundamental que o sistema supervisório seja respeitado em seus alarmes e indicações de falhas e que as devidas ações sejam tomadas sempre que necessárias – infelizmente, ainda é uma prática comum a desativação de sensores e controladores e a operação de sistemas em modo manual na ocorrência de alarmes.

Equipamentos inteligentes e conectados, componentes com tecnologias inovadoras e novas concepções de projetos e sistemas fazem parte de uma vasta gama de soluções disponíveis para garantir a máxima eficiência das instalações. Além disso, os sistemas de ar-condicionado figuram entre os maiores consumidores de energia elétrica dos edifícios comerciais e plantas industriais, sendo responsável por volta de 45% do consumo total – olhando para a divisão de consumo da matriz energética brasileira, os sistemas de ar-condicionador podem consumir até 25% de toda energia elétrica produzida no país, o que torna qualquer redução bastante significativa.

De maneira geral, a implementação de um sistema de automação e monitoramento embarcado e conectado à rede através de plataforma IoT é condição sine qua non para garantir a eficiência energética dos equipamentos e sistemas de AVAC – além de garantir os parâmetros especificados e a otimização da operação através dos sensores e controladores, o monitoramento via IoT permite acompanhamento em tempo real e tomadas de ações mesmo à distância. Estimativas apontam uma redução entre 7% e 12% no consumo de energia elétrica de um sistema de ar-condicionado dotado de sistema de automação e monitoramento.

Da mesma forma, a vida útil dos equipamentos e componentes também é impactada positivamente, uma vez que a operação do sistema de forma automatizada e conectada ocorre sempre em busca do ponto de máxima otimização. Esses ajustes automáticos que o sistema realiza com base no processamento das informações dos sensores permite que os equipamentos e componentes operem dentro das suas respectivas curvas de selecionamento, o que garante a sua integridade e lateralmente contribui para a redução no consumo de energia elétrica.

Diante dos vários aspectos positivos apresentados, fica evidente que o sistema de automação e monitoramento precisa ser concebido dentro de critérios bem definidos e com as devidas proteções contra falhas na sua operação. Para a correta operação de um sistema de AVAC dotado das tecnologias de conectividade e processamento de dados da Indústria 4.0, o projeto deve ser respeitado integralmente na sua execução, uma vez que os impactos na operação podem ser permanentes e severos. Erros na execução do projeto, como falhas na instalação e alterações do sistema projetado, podem trazer problemas crônicos para a operação do sistema, ainda que não graves – dificuldades para atingimento dos parâmetros, desvios constantes, operação fora dos pontos ótimos e com maior consumo de energia elétrica, redução da vida útil dos componentes –, mas, também, podem ocasionar falhas com prejuízos inclusive para a saúde das pessoas nos ambientes internos, como erros de leitura nos sensores de concentração de CO₂ e VOCs, ou até mesmo a completa perda de conexão entre os componentes, afetando de forma grave e sistêmica toda a operação do sistema.

Seguindo sua tradição de vanguarda, a Trox possui uma plataforma para conectividade e computação em nuvem, a IoTrox, na qual os dados de leitura dos sensores são processados em CLPs, físicos ou virtuais, e disponibilizados via gateway em plataformas web, com interface para usuários e operadores, assim como podem ser simultaneamente transmitidos para sistemas supervisórios via comunicação em rede.

Atualmente, toda a linha de equipamentos fornecidos pela Trox pode contar com sistema de automação e monitoramento embarcado – unidades de tratamento de ar, condicionadores de ar para aplicação de conforto, condicionadores hospitalares especiais, unidades condensadoras, chillers e equipamentos de fluxo laminar. Além disso, a plataforma IoTrox permite que seja montada uma arquitetura de comunicação para todos os equipamentos em um único sistema, com possibilidades de gerenciamento individual para cada equipamento ou ambiente atendido, definição de calendários com programações horárias, histórico de alarmes e eventos etc.

Exemplo de aplicação do sistema de gerenciamento e supervisão IoTrox

O advento da tecnologia 5G pode potencializar as aplicações já em curso para as tecnologias de conectividade e processamento de dados, permitindo maior velocidade de conexão e agilidade na troca de informações entre os componentes do sistema. De maneira geral, pode-se afirmar que todos os pontos positivos mencionados neste artigo serão potencializados – maior capacidade de otimização dos pontos operacionais, tempo de reposta menor para o ajuste dos parâmetros, aumento da vida útil dos componentes e ganhos em eficiência energética. Além disso, outras tecnologias da Indústria 4.0 que ainda são aplicadas de maneira experimental, como a realidade aumentada em operações de inspeção e manutenção remota, poderão ser aplicadas em escala em razão da conexão em 5G.

Thiago Boroski tem formação em Engenharia Mecânica e Engenharia Ambiental e Urbana pela Universidade Federal do ABC (UFABC) e Queens University Belfast, do Reino Unido, com especialização em Sistemas de Ar-Condicionado e Ventilação Mecânica (Smacna/Abrava) e formação executiva eem inovação e tecnologia da indústria 4.0 pela FGV; é pesquisador pela UFABC na área de engenharia de energia e coordenador de eficiência energética e contas corporativas da Trox