Cada tipo de processo tem seus próprios parâmetros operacionais críticos

Versatilidade de soluções é muito maior do que as encontradas nas instalações de conforto

As instalações de ar-condicionado para conforto são focadas em garantir exclusivamente a qualidade do ambiente interior, tanto em termos de temperatura, umidade relativa, e velocidade do ar na zona de ocupação, como em relação aos níveis de CO₂ e partículas inaláveis dispersas no ar. Quando falamos de uma instalação industrial, além de todos esses parâmetros para o bem-estar dos profissionais, deve-se garantir também os parâmetros operacionais críticos que determinados processos exigem. Assim, para cada instalação industrial o processo ao qual se destina o sistema de ar-condicionado apresenta requisitos específicos, inerentes às características do produto que está sendo fabricado ou da operação que se executa nas linhas de produção. Além disso, há uma diferença considerável nos principais conceitos aplicados aos projetos, como número de trocas do volume de ar no ambiente, métodos para distribuição do ar, aplicação de dispositivos para controle de vazão e individualização de pequenos ambientes, e, principalmente, regime de operação do sistema.

A demanda por sistemas de climatização nas linhas de produção vem das mais variadas atividades industriais e envolvem diversos parâmetros e requisitos. Diferentes processos podem necessitar de condições específicas para garantir a qualidade dos produtos que passam pelas linhas, o que traz uma versatilidade de soluções muito maior do que a que vemos nas instalações de conforto. As exigências para os equipamentos podem estar relacionadas às próprias necessidades dos processos e parâmetros operacionais dos clientes, como também estarem embasadas em normas e diretrizes dos órgãos técnicos.

As instalações industriais normalmente apresentam uma parcela adicional de preocupação ligada à confiabilidade dos componentes e da operação do sistema. Assim, tem se tornado praxe certas exigências, como utilização de componentes que apresentem maior vida útil e maior intervalo de horas em operação entre paradas de manutenção, duplicidade de alguns componentes críticos, sistemas de automação e controles embarcados que permitam armazenamento de dados e histórico de operação e até mesmo sistemas de IoT (Internet das Coisas, de Internet of Things, em inglês) para operação à distância e monitoramento contínuo.

Diversas outras exigências são trazidas pelas normas e diretrizes técnicas que regulam a fabricação, instalação e operação dos equipamentos e sistemas. Algumas delas são aplicáveis a todos os segmentos industriais, ao passo que outras são específicas de cada segmento. A NR-12, que rege a segurança no trabalho em máquinas e equipamentos, é um exemplo de norma que se aplica aos equipamentos aplicados em instalações industriais, independente do processo a que se destina. As normas DIN-24194 e DW-143, que avaliam o nível de estanqueidade dos equipamentos, também são exemplos de normas que podem ser aplicadas em diferentes tipos de instalação industrial, de acordo com a necessidade trazida pelo projeto.

Alguns segmentos, no entanto, podem utilizar normas específicas de fabricação e instalação dos equipamentos, como, por exemplo, as indústrias farmacêutica e alimentícia. A Anvisa, através da sua norma RDC 301/2019, segue as diretrizes da norma americana 21 CFR Part 11 da FDA, Food and Drug Administration, que regulamenta os sistemas de automação das indústrias farmacêuticas, incluindo aqueles dos equipamentos presentes nessas indústrias. Portanto, os equipamentos dos sistemas de ar-condicionado que contenham sistema de automação embarcada devem estar em concordância com essa norma.

Outras normas que são aplicáveis aos equipamentos instalados em indústrias farmacêuticas e alimentícias são a DIN 1946-7, sobre os sistemas de ar-condicionado e ventilação em laboratórios, e a VDI 6022, que traz exigências ligadas à higiene e limpeza em sistemas de ar-condicionado, incluindo aqui seus equipamentos.

As unidades de tratamento de ar aplicadas às instalações industriais são as mesmas aplicadas às instalações de conforto, não obstante pequenas adaptações que se façam necessárias para atendimento de determinada norma ou exigência de projeto, além de componentes e módulos adicionais que possam ser adicionados para cumprimento dos requisitos de projeto, como umidificadores, secadores de ar, filtragem absoluta, entre outros. Para atendimento da NR-12, por exemplo, são necessários dispositivos adicionais de segurança, que podem ser adaptados nos equipamentos. Da mesma forma, o sistema de automação embarcado em uma UTA precisa ser adaptado para eventualmente cumprir as exigências da norma RDC 301/2019, da Anvisa, ou da norma americana 21 CFR Part 11 da, FDA.

O que se observa normalmente nos projetos de instalações industriais, para além das exigências ligadas à qualidade do ambiente interior, são exigências específicas ligadas a diferentes segmentos da indústria. De modo geral, pode-se notar uma preocupação maior com o controle de umidade, que deve ser mantida dentro de uma faixa restrita em diversos processos.

A definição do conceito da central de água gelada é um ponto fundamental no projeto do sistema de ar-condicionado para aplicação industrial, uma vez que será responsável pelo atendimento de diversas áreas dentro de uma mesma planta, cada uma com requisitos operacionais diferentes, incluindo as áreas administrativas. Ainda assim, um projeto otimizado pode tranquilamente dar cabo dessa situação com soluções energeticamente eficientes que priorizem regimes de operações parciais.

Normalmente, as áreas administrativas trabalham com parâmetros de temperatura e umidade diferentes das áreas de processo, assim como as temperaturas de água gelada para atendimento dessas áreas também são diferentes. Ainda assim, o advento de novos conceitos operacionais e o avanço das tecnologias de controle e automação oferecem diferentes soluções e alternativas ao arranjo padrão de centrais de água gelada independentes.

Uma das estratégias mais utilizadas é a aplicação de trocadores de calor entre os fluxos de água gelada, valendo-se das diferentes temperaturas de alimentação e retorno nos sistemas de conforto e processo. Essa solução permite que os chillers, ainda que operando com o mesmo setpoint, entreguem aos sistemas diferentes temperaturas de água gelada adequadas às diferentes demandas.

Outra solução bastante aplicada é o arranjo com chillers de capacidades diferentes, que pode inclusive ser combinada com a instalação dos trocadores de calor. Nessa solução, a entrada dos chillers em operação ocorre em função das demandas térmicas dos sistemas, tanto de conforto como de processo, sendo muito aderente a projetos onde há regimes de operação em horários específicos.

Novos conceitos estão sendo difundidos em soluções que entregam alta eficiência energética, como o arranjo de chillers de diferentes capacidades posicionados em série, que amplia o diferencial de temperatura total com menor consumo de energia, ao mesmo tempo que entrega ao sistema água gelada com duas temperaturas diferentes, e chillers com sistema free cooling, que permitem o aproveitamento das condições de temperatura externa para determinados setpoints de operação.