Sistema de automação nunca foi concluído, redundando e mau funcionamento e altos custos operacionais

O Shopping Praça da Moça, inaugurado em 2009 com área construída de 125.144 m² e ABL (área bruta locável) de 30.655 m², é visitado anualmente por público médiode 10 milhões de pessoas.Para promover o conforto dos ambientes foi instalado sistema de ar-condicionado do tipo expansão indireta para lojas e mall, com geração de água gelada feita por CAG com chillers do tipo absorção por queima direta de gás natural, com capacidade total de 1.680 TR.

Havia previsão de sistema de automação e foram fornecidos controladores, sensores, válvulas e atuadores para controle das bombas, torres de arrefecimento, chillers, fancoils de mall, válvulas de 2 vias de loja (picagem), ventiladores, exaustores e sistema de iluminação, porém, este sistema de automação nunca foi concluído. A falta de controle (sistema de automação), agravado pela equivocada seleção de bombas, resultava em síndrome de baixo DT de água gelada, menos de 3,5ºC, com excesso de vazões nos chillers, tanto de água gelada, como deágua de condensaçãono anel secundário, com consequente e significativo volume de água retornando pelo by-pass. A temperatura de entrega de água gelada para os fancoils domall e das lojas estava sempre acima de 9ºC, contra um set-point de água gelada de 6ºC nos chillers, que também não era atingido devido ao excesso de vazão nos evaporadores.

Além de não fornecer condições adequadas para a climatização dos ambientes, o custo operacional da CAG era muito alto, com elevadas tarifas e consumos de gás natural, de água para o sistema de condensação, de energia com bombas mal selecionadas e sem nenhuma modulação, e demais custos com O&M, resultando em custo total superior aos R$ 403,00/TR de fancoils instalados nas lojas, com gasto anual de R$ 4.405.596,00 em 2022 (a base de rateio das lojas é de 911 TR).

O retrofit realizado

O projeto e obra do retrofit executado objetivou a redução dos custos operacionais em 50% e teve como ponto de partida a elaboração de perfil de carga térmica da edificação, através de simulações de consumo anual de energia e de água para diferentes configurações de layout para a CAG, assim como dos respectivos investimentos e custos de manutenção do parque. O resultado permitiuo detalhamento dos projetos de retrofit, com a seleção de chillers elétricos, bombas hidráulicas, inversores de frequência, revitalização das torres de resfriamento, reconfiguração hidráulica da CAG, fornecimento e instalação de sistema de automação para a CAG e revitalização/conclusão do sistema de automação do mall.

Central de água gelada

Houve aproveitamento de toda a infraestrutura de automação existente para iluminação, controle dos fancoils de mall, ventiladores, exaustores e controle das válvulas de bloqueio dos pontos de picagem das lojas.Procedeu-seà implantação de plataforma de monitoramento IoT Enerlab Mall que permite o acompanhamento das condições de operação do sistema, destacando as temperaturas de alimentação e retorno de água gelada e de condensação, condições externas de TBU e TBS, porcentagem de carregamento dos chillers, TR/h produzido, kW/h consumido, eficiência da CAG (kW/TR), condutividade e consumos da água de condensação, por tipo (potável ou reuso), com todos os perfis de operação, de carga e de consumosem gráficos e tabelas (diários, mensais e/ou anuais).

A implantação da plataforma IoT permitiu agregar a telemetria de medidores e rateio de energia de lojas, o que eliminou a necessidade de funcionário para coleta e tabulação das informações de consumo de energia de cada uma das lojas que consumia 3 dias por mês. O resultado agregou, também, maior confiabilidade nas informações de consumo obtidas, com telemetrias a cada 5 minutos, identificação de eventuais falhas dos medidores, exportação de tabelas e perfil de consumo de cada uma das lojas por períodos selecionáveis, dentre outros recursos, com economia de mão de obra da equipe do shopping.

Características anteriores da instalação

A CAG estava composta por 3 chillers de absorção, com fonte de calor por queima direta de gás natural, 3 bombas de água gelada primárias, 2 bombas de água gelada secundárias, 3 bombas de condensação e 3 torres de resfriamento, com destaque para a ausência de sistema de automação.As principais intervenções foram:

Remoção de 3 chiller de absorção com capacidade de 560 TR/chiller;
Remoção de 8 bombas centrífugas (primárias, secundárias e de condensação);
Instalação de 3 chillers Carrier modelo 30XW-V460;
Instalação de 3 bombas centrífugas de água gelada, tipo in-line, fabricação Wilo;
Instalação de 3 bombas centrífugas de água de condensação, tipo in-line, fabricação Wilo;
Revitalização das torres de resfriamento existentes, únicos equipamentos aproveitados da instalação existente;
Reconfiguração hidráulica da CAG, convertendo-a de circuitos primário/secundário para anel único variável;
Reconfiguração hidráulica do sistema de condensação de forma a garantir a adequada mistura e distribuição de vazão;
Fornecimento e instalação de inversores de frequência para todos os motores e extensa aplicação do conceito de vazão variável total para fluido refrigerante dos chillers, água gelada, água de condensação e de ar para as torres de resfriamento;
Fornecimento de novo sistema de automação para a CAG e retrocomissionamento do sistema de automação de fancoils, ventiladores, exaustores e sistema de iluminação, instalado em 2009 mas sem nunca ter funcionado;
Implantação de plataforma IoT Enerlab Mall para monitoramento e garantia de performance da instalação;
Aproveitamentoda infraestrutura de IoT implementada para incluir na plataforma as atividades de medição e rateio de energia de lojas.

Ganhos operacionais

O objetivo de redução do custo cobrado dos lojistas foi atingido, com o custo de operação do sistema R$/TR passando de R$403,00 para os atuais R$199,00/TR, resultando em gasto anual de R$ 2.175.468,00 (a base de rateio das lojas é de 911 TR), com performance contratualmente garantida e economia anual comprovada de R$ 2.230.128,00. (2022 x 2023).

A operação totalmente automática dos fancoils, ventiladores, exaustores e sistema de iluminação disponibilizou a mão de obra do cliente antes dedicada às operações de liga/desliga, com tempo médio de 1 h/dia, além da economia consequente da redução do tempo de operação destes equipamentos e sistemas.

Telas do sistema Enerlab de controle e monitoramento

A eficiência média do período janeiro a agosto de 2024 foi de 0,58 kW/TR de CAG.Em termos de sustentabilidade o projeto evitará anualmente 11.205 t de CO₂, correspondente ao plantio de 78.449 árvores, somente com energia na CAG(consumo GN + energia elétrica anteriormente x consumo GN + energia elétrica após o retrofit).

Os principais desafiosenfrentados pela instaladora forama remoção dos chillers com pesos superiores a 24 t cada e a troca de equipamentos e reconfiguração hidráulica da CAG executados sem prejudicar a climatização dos ambientes.

Origoroso estudo de perfil de carga térmica somado à adequada seleção de equipamentos para funcionamento em seus pontos de maior eficiência e intensa aplicação dos conceitos de fluxo variável total e instalação de robusto sistema de automaçãoresultaram em desempenho superior. Há que se destacar a utilização dos conceitos de engenharia mecânica focados na majoração da eficiência de instalações de ar-condicionado, com operação do sistema de forma proporcional às demandas da instalação.A robusta e adequada configuração de automação e monitoramento, garante a performance projetada para o retrofit. Estas ações resultaram em redução de quase 50% nos custos de operação do sistema, economia anual superior a 2,2 milhões de reais, com sustentabilidade comprovada pela significativa redução das emissões de carbono.

Ficha técnica
Obra:Retrofitdo AVAC, automação e IoT do Shopping Praça da Moça
Instaladora:SET Sociedade de Engenharia Térmica
Instaladorada automação:Enerlab Eficiência Energética
Projetista:Raphael de Sousa Silva
Empreendedor: AD SHOPPING
Total de TR instalada:1.380 TR instalados na CAG

FORNECEDORES
Automação:Enerlab
Chillers: Carrier
Válvulas:Belimo
Controles e sensores: Mercato e Belimo
Isolamento da tubulação de água: Armacell