Introdução ABNT CB-055

A ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas, tem a missão de:

“Prover a sociedade brasileira de conhecimento sistematizado, por meio de documentos normativos, que permitam a produção, a comercialização e o uso de bens e serviços de forma competitiva e sustentável nos mercados interno e externo, contribuindo para o desenvolvimento científico, tecnológico, proteção do meio ambiente e defesa do consumidor.”

Lembrando também que normalização:

“É a maneira de organizar as atividades, pela criação e utilização de regras ou normas, visando contribuir para o desenvolvimento econômico e social.”

A Abrava é a secretaria técnica do Comitê Brasileiro da ABNT CB-055 Refrigeração, Ar-Condicionado, Ventilação e Aquecimento, um órgão técnico da estrutura da ABNT, formado por Comissões de Estudo(1), com âmbito de atuação:

“Normalização no campo da refrigeração, ar condicionado, ventilação e aquecimento compreendendo refrigeração comercial e industrial, ar condicionado comercial e industrial, ventilação comercial e industrial e aquecimento convencional e solar, no que concerne à terminologia, classificação; identificação; desempenho e ensaios de máquinas, equipamentos e sistemas; projeto, execução e manutenção de sistemas; conservação de alimentos perecíveis; conforto humano; qualidade do ar e conservação de energia em ambiente comercial e industrial.”

O processo de elaborar uma norma tem em geral os seguintes passos:

  1. A sociedade manifesta a sua necessidade.
  2. Uma Comissão de Estudo, com representantes de todos os setores interessados, elabora o projeto de norma por consenso.
  3. O projeto é submetido à consulta nacional.
  4. A norma é aprovada e publicada.

(1)A participação nas Comissões de Estudos é aberta a todos os interessados, não se restringindo aos profissionais convidados pelo comitê. Quem estiver interessado em participar dos trabalhos das Comissões de Estudos deve entrar em contato com a secretaria do ABNT/CB-55 na Abrava através do telefone (11) 3361.7266 ramal 124 ou pelo e-mail cb-055@abnt.org.br

Por quê a elaboração da NBR 16655 – Instalação de sistemas residenciais de ar-condicionado – dividido e compacto

Posso afirmar com segurança que o início da elaboração da NBR 16655 foi devido a uma solicitação da Cida Contrera, participante de nossas reuniões, com uma solicitação aparentemente simples:

“Estou preocupada com os suportes das unidades externas de minisplit, não existe uma norma que possa assegurar que não teremos graves acidentes devido a possibilidade da queda dos equipamentos.”

Esta preocupação fazia todo o sentido do mundo:

  1. Sistemas estruturais possuem coeficientes de segurança em torno de 4, ou seja, a tensão no material é 1/4 da tensão máxima admissível.
  2. Qual é a carga a ser considerada na unidade condensadora?
  3. Qual a força do vento?
  4. Qual o impacto do instalador apoiando o peso do corpo no suporte durante a instalação?
  5. Foi considerado a corrosão ao longo do tempo em estruturas de aço carbono?
  6. Foi considerado o risco em caso de incêndio do suporte (plástico) ceder devido à alta temperatura dos gases de combustão?
  7. Como será feito o processo de fixação na parede?

Foram convidadas diferentes pessoas de diferentes atividades como fabricantes de suportes, instaladores, fabricantes de equipamentos, projetistas, construtoras etc. que deram origem a novas perguntas:

  1. É um mercado importante?
  2. Existe o uso por pessoas comuns, sem um treinamento específico?
  3. O que é importante na instalação: posição de insuflação e circulação do ar, renovação do ar, filtragem do ar; em resumo, a qualidade do ar?
  4. Em relação à interligação da tubulação de fluido frigorífico, qual a confiabilidade da instalação?
  5. O ponto de força do disjuntor da alimentação elétrica do apartamento e no quadro de distribuição interno ao apartamento, assim como a fiação elétrica, suportarão?
  6. No caso de vários consumidores, como um prédio de apartamentos, existe a disponibilidade de demanda e consumo elétrico no quadro de entrada de força da concessionária?
  7. O acesso para a manutenção e higienização das unidades externas e internas é seguro?
  8. Como estimar a carga térmica de refrigeração e o consumo de energia para a escolha do equipamento?
  9. Como trabalhar com um mercado incontrolável com relação a fabricantes, instaladores, mantenedores e usuários? Haverá treinamento e certificação?

A conclusão foi a de que a informação existe, mas está dispersa em muitas áreas da engenharia, não estando dedicada a uma aplicação importantíssima de condicionamento de ar, o mercado de unidades de pequeno porte de sistemas residenciais divididos ou compactos, tornando a norma necessária e importante.

Mercado de condicionamento de ar

A figura 1 resume pesquisa e análise realizada pela Abrava em 2017, quanto à estimativa do mercado em toneladas de refrigeração (1 tr = 3,516 kW = 3024 kcal/h = 12.000 BTU/h).

É indiscutível a importância do mercado de sistemas de condicionamento de unidades divididas e compactas com capacidade inferior a 18 kW de capacidade de refrigeração:

– Split highwall + Inverter = 72%.

– Compactos (janela) = 10%.

– Sistemas de expansão indireta (água gelada): Refrigeradores de água (5%) + Condicionadores de ar F&C (3%) = 8%.

– Sistemas de múltiplas unidades internas e central externa (VRF – fluxo de refrigerante variável) = 3%.

– Unidades compactas (selfcontained) = 3%

– Outros = 3%

O mercado de pequeno porte residencial e comercial, instalações com capacidade de refrigeração inferior a 18 kW, representa 82% do total do mercado em tr e tem apresentado um crescimento em torno de 10% ao ano nos últimos 20 anos.

Acidentes

Infelizmente eles existem, conforme as imagens capturadas em situações cotidianas, aqui exibidas.

Suporte frágil não aguentou o peso da condensadora

Equipamentos simplesmente apoiados na laje ou a fixação na parede não suportou o vento

Corrosão e quebra do suporte com a queda da unidade externa

Queda de um equipamento ao ser instalado

Total irresponsabilidade do instalador, o suporte tem que suportar o peso do equipamento somado ao peso do instalador

Confiabilidade da instalação

O equipamento é dividido em duas unidades: uma externa (normalmente condensador) e a outra interna (normalmente o evaporador), necessitando de uma interligação frigorífica com procedimentos rigorosos:

– Encaminhamento, isolamento térmico e barreira de vapor;

– Procedimentos de solda, ensaios de estanqueidade (vazamento), vácuo e carga de fluido frigorífico;

– Presença de água ou de ar podem decompor o óleo lubrificante e o fluido frigorífico, tornando-os ácidos e prejudiciais ao bobinado do motor, por exemplo;

– A carga do fluido frigorífico tem que estar conforme a instrução do fabricante; a variação de ± 20% da carga nominal é suficiente para reduzir a capacidade de refrigeração do equipamento.

Instalação elétrica

A instalação elétrica de alimentação do equipamento é fonte de grandes transtornos em função de erros como:

– Um único disjuntor alimentando dois ou mais condicionadores com capacidade incompatível com a fiação, ou seja, o fio pode entrar em curto e o disjuntor não desarmar;

– Fiação elétrica muito longa, adequada como corrente elétrica mas insuficiente como queda de tensão na partida, podendo impedir o compressor monofásico de partir.

Geração e distribuição de energia elétrica

Em 19 de janeiro de 2019 houve um apagão parcial provocado pelo desligamento voluntário do sistema de distribuição para evitar um prejuízo maior. Três regiões no Brasil ficaram sem energia: Sul, Sudeste e Centro-Oeste. O motivo foi o desbalanceamento entre a produção, distribuição e consumo de energia nestas regiões devido a:

  • Ter sido um dos dias mais quente da estação, provocando o uso intensivo do ar condicionado nos escritórios, fábricas e residências;
  • Nível insuficiente de água nas barragens hidroelétricas de geração de energia, provocando menor produção de energia;
  • Antes do colapso de todo o sistema de distribuição de energia elétrica foi reduzida a carga, desligando algumas regiões às três horas da tarde;
  • O pico de energia normalmente era das 17h00 às 20h00, neste caso ocorreu às 15h00.

A energia elétrica gerada e distribuída no Brasil é insuficiente para o potencial de consumo instalado.

Parte 1 – Projeto e instalação

Escopo
• Se aplica a instalações residenciais de condicionamento de ar para equipamentos compactos e divididos, cuja capacidade máxima é de até 18 kW (60.000 BTU/h) nas condições nominais descritas na NBR 11215 Equipamentos unitários de ar-condicionado e bomba de calor – Determinação da Capacidade de resfriamento e aquecimento (baseada na AHRI 210/240).
•Descreve os requisitos mínimos do projeto, fabricação e instalação dos suportes de fixação das unidades externas em qualquer aplicação de unidades compactas e divididas com capacidade de até 18 kW (60.000 BTU/h).
•Descreve os procedimentos para assegurar que a instalação, o desempenho, a operação e a confiabilidade satisfaçam o usuário final.

Requisitos gerais

O planejamento da instalação orienta o instalador como deve proceder na análise para estabelecer a viabilidade da instalação, oferecendo ao cliente informações do correto desempenho do condicionador de ar:

  •  Viabilidade da instalação da unidade externa;
  •  Viabilidade da instalação da unidade interna;
  •  Viabilidade da instalação elétrica;
  •  Viabilidade da instalação da tubulação do fluído frigorífico;

Projeto da instalação

É fundamental um mínimo de informação sobre a instalação para confirmar que o que foi combinado foi entregue com plena condição de operação, com os parâmetros de operação, manutenção e controle, através do projeto da instalação, composto por:

  • – Memorial descritivo;
  • – Arranjo físico;
  • – Esquema elétrico de força e de comando;
  • – Termo de entrega da instalação;
  • – Pré-seleção do equipamento – capacidade de refrigeração e de consumo;
  • – Tubulação frigorífica.

Suporte interno e externo

Assegurar que a escolha do suporte externo, ou mesmo o interno, foi feito de forma correta quanto ao dimensionamento físico, resistência mecânica e de corrosão do suporte interno e externo da unidade:

  • Suportes com certificado de garantia, manual de instalação e de manutenção;
  • Detalhe de instalação das unidades internas;
  • Dimensionamento do suporte externo para suportar 100 kg + 2x o peso da unidade;
  • Tempo mínimo de vida de 5 anos mantendo as condições originais;
  • Prever distância para a circulação do ar na unidade externa;
  • Fixação conforme o material da parede (ver anexo C);
  • Resistência a radiação solar;
  • Resistência ao fogo;
  • Inspeção periódica.

Execução da instalação, partida inicial e manutenção preventiva e corretiva

Finalmente a norma informa sobre a instalação, partida inicial e manutenção:

  • Preparação da instalação;
  • Dimensionamento e instalação da tubulação de fluIdo frigorífico;
  •  Especificação do isolamento térmico com muito cuidado para evitar a condensação do vapor d’água do ar (ver anexo D);
  •  Dreno da água com isolamento com inclinação favorável para evitar o acúmulo de água;
  •  Instalação elétrica com disjuntor e fiação corretamente dimensionados e dedicados a cada equipamento;
  •  Na partida inicial é muito importante que os valores de operação, como temperaturas de entrada e de saída do ar e pressões saturadas de sucção e de descarga da unidade interna, sejam registradas para comparação no futuro (ver anexo B);
  •  Higienização, manutenção preventiva e corretiva, conforme a orientação do fabricante;
  • Filtragem e renovação do ar (anexo A).

Parte 2 – Procedimentos para ensaio de estanqueidade, desidratação e carga de fluIdo frigorífico nos condicionadores de ar

Escopo
• Descreve os requisitos mínimos para o procedimento de ensaio de vazamento, desidratação e carga de refrigerante para as linhas de refrigerante para conexão da unidade interna à unidade externa do equipamento de condicionamento de ar em qualquer aplicação com capacidade de até 18 kW (60.000
BTU/h ) e os procedimentos para garantir que a instalação, desempenho, operação e confiabilidade satisfaçam o usuário final.
• Se aplica a instalações residenciais de condicionamento de ar para equipamentos compactos e divididos, cuja capacidade máxima é de até 18 kW (60.000 BTU/h)
nas condições nominais descritas na AHRI 210/240

Requisitos gerais

  •  O procedimento a ser usado é o do fabricante do equipamento, na falta deste usar a recomendação desta norma;
  • Arranjos de tubulações de interligação frigorífica;
  • Encaminhamento;
  • Análise da perda de pressão em função da capacidade e diâmetro da tubulação;
  • Dilatação e isolamento térmico;
  • Montagem, fixação e brasagem da tubulação;
  • Pressurização/vazamento;
  • Procedimento de vácuo, quebra de vácuo, carga de óleo e de fluido frigorífico;
  •  Memorial descritivo.

Parte 3 – Método de cálculo simplificado da carga térmica de refrigeração e de aquecimento

Escopo

  • Apresenta um procedimento simplificado de cálculo de carga térmica de ar-condicionado para instalações residenciais, com os seguintes objetivos:
  • A partir das informações do cliente, calcular os parâmetros de capacidade de refrigeração e aquecimento;
  • Orientar o cliente nas ações para redução da necessidade de refrigeração/aquecimento, por exemplo, vidros com tratamento térmico de reflexão e/ou absorção da radiação solar;
  • Estimar o ponto de energia elétrica necessário e a sua compatibilidade com o disponível na instalação.

Nota: É recomendável o uso de programas de computador disponíveis para o cálculo de carga térmica, sendo obrigatório o cálculo completo no caso de instalações com ambientes repetitivos ou os ambientes residenciais múltiplos e repetitivos para diferentes famílias (apartamentos).

Introdução

O aumento da base instalada de equipamentos de ar-condicionado residencial em operação trouxe como consequência um aumento na demanda e no consumo de energia elétrica, com risco de sobrecarga no sistema de geração e de distribuição. O cálculo da carga deve permitir a escolha de equipamentos com a capacidade correta, evitando o superdimensionamento na escolha do equipamento com um aumento desnecessário do consumo da energia elétrica.

Somente como informação: trabalha-se com uma carga de refrigeração típica de 6 m2/kW de área de piso por potência de refrigeração em kW (21 m2/tr), sendo que a meta em países mais desenvolvidos é de 9 m2/kW (32 m2/tr). Uma vez definida a capacidade de refrigeração, podemos estimar a demanda de alimentação elétrica 1,25 kW/tr, ou seja, a demanda elétrica de 0,35 kW para uma demanda de refrigeração de 1 kW, ou seja, um coeficiente de desempenho (COP) de 2,9 kW de refrigeração por kW elétrico.

Gráfico 1 – Perfil de carga térmica ao longo do dia típico de verão.

Conclusão

A norma NBR 16655 partes 1, 2 e 3 é um exemplo claro de como uma norma nasce, é elaborada, aprovada e poderá ser usada para melhorar, tornar mais acessíveis e mais eficientes bens que conduzem à melhora da vida das pessoas.

Oswaldo de Siqueira Bueno, é engenheiro mecânico, consultor, diretor da Oswaldo Bueno Engenharia e Representações e coordenador do CB55 da Abrava

 

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