Automação
A responsabilidade de projetistas, integradores e desenvolvedores
A quem cabe definir os parâmetros e o desenvolvimento de sistemas de controle?
postado em: 15/02/2016 10:30 h atualizado em: 03/03/2016 10:50 h

Qual o exato papel da automação em uma instalação de ar condicionado? Sobre os seus benefícios, não há o que discutir. Mas seriam esses em qualquer condição? Por outro lado, o que pode ser mais produtivo, um sistema integrado ou aquele que contempla o funcionamento independente do ar condicionado? Por fim, o que se pretende com a automação e quais os requisitos para ela mostrar seus benefícios?

Há quem acredite que a resposta a tais perguntas é a mesma que merece o questionamento feito diante de qualquer instalação recém-inaugurada, quando a automação é, não raro, a última a funcionar. Ou qual a razão dela nem sempre funcionar de acordo com as expectativas do proprietário.

Luiz André Reis, diretor da UMA Automação e Infraestrutura de Redes, não titubeia na resposta. “Porque nem sempre a automação é projetada da forma correta, ou nem sempre a automação é comprada da forma correta, ou nem sempre a automação é fornecida e instalada da forma correta, ou nem sempre a automação é operada e mantida da forma correta”.

Reis explica, ainda, que por se tratar de um dos mais complexos sistemas prediais, oferece mais chance para erros em todas estas fases, e nem sempre o assunto é conduzido da forma mais adequada para produzir bons resultados. “Mas não é difícil produzir boas soluções, basta fazer corretamente cada uma das etapas descritas acima”, afirma.

Danilo Werneck, da DW Engenharia, autorizado por décadas de atuação como projetista e consultor, explica que em muitos casos o projeto ou instalação do sistema de ar condicionado não contempla no seu escopo a automação, deixando lacunas nas respectivas responsabilidades, que envolvem custos, e a integração não é feita desde a infraestrutura, como sensores, quadros adequados para integração com automação etc. “Isto ocorre pelo fato do projetista de automação fazer a parte relativa a SDAI, CFTV, Acesso, incluindo no seu escopo a automação de utilidades e, neste último, o ar condicionado projetado em paralelo com o projeto de VAC. Em muitos casos o projetista de automação não compatibiliza adequadamente. Por outro lado, o instalador de VAC precisa testar sua CAG, os fancoils etc., por isto precisa do sistema de automação operando adequadamente no start up, o que não ocorre devido aos cronogramas totalmente diferenciados e defasados”.

Werneck defende que, como a automação do sistema de ar condicionado nada mais é do que o controle deste sistema, ela deve ser projetada pelo projetista de VAC e implantada e configurada pelo instalador de VAC. “Se a automação quiser fazer a integração pode fazer, mas garantindo que todo comissionamento do sistema de VAC seja feito corretamente e no tempo que a obra exige. Isto já ocorre num sistema de VRF que possui todo o sistema de controle embarcado e funciona bem para o operador do edifício e dificilmente há ocorrência de problemas”, completa.

A também projetista de sistemas de ar condicionado, Nádia Correa, da Climatizar, completa dizendo que o primeiro problema comum, para o não funcionamento adequado da automação, “é a falta de conhecimento na área de automação por parte dos projetistas e instaladores de ar condicionado e de profissionais de automação que não dominam os processos de AVAC. Isso dificulta as definições dos requisitos iniciais de controle e pode gerar problemas desde a obra até a fase de operação”.

Correa diz ser comum, na etapa de contratação das empresas para a obra, a necessidade de cortes de investimento que, quando não validados por projetista ou consultor, podem afetar significativamente o desempenho do sistema de automação. Finalmente, afirma a projetista da Climatizar, “a falta de investimento em profissionais qualificados e treinados na operação dos sistemas de automação tem se mostrado o maior dos problemas, comprometendo o funcionamento de todo o sistema. Muitas vezes o operador não é capaz de entender todas as informações apresentadas e toma decisões equivocadas, chegando, às vezes, a desabilitar a automação, operando manualmente o sistema”.

Infelizmente nem sempre a automação acompanha o start up da instalação

Definindo responsabilidades

Adalberto José Lenharo de Melo, colaborador da Actua, lembra que existem vários fatores que podem afetar o nível de satisfação dos usuários, mesmo que a automação do sistema de ar condicionado esteja funcionando perfeitamente. Entre eles, lista os próprios equipamentos de ar condicionado, as redes de dutos e hidráulica, sensores e válvulas, controladores, entre outros. “O complemento de tudo são os ajustes finais que devem ser feitos após a ocupação dos ambientes para que seja possível adequar às reais necessidades dos usuários e minimizar as diferenças naturais da sensibilidade humana às condições ambientais”.

Já Marcelo Cruz, gerente da Dakol, considera que as primeiras reuniões para discutir e dimensionar as necessidades de um projeto de ar condicionado são decisivas para o sucesso. “É preciso entender a real necessidade do cliente e conhecer as limitações dos equipamentos envolvidos para poder evitar erros e custos adicionais”.

Jorge Almeida, Gerente de Projetos de Sistemas da Johnson Controls Building Efficiency, credita a falhas de projeto, como inadequação da lógica de controles ou seleção inadequada dos dispositivos de medição e controle, ou a falhas de instalação, como os principais motivos de mau funcionamento de um sistema de controle de ar condicionado. “Por isso é importante a seleção cuidadosa de um fornecedor de automação que entenda a lógica a ser implementada e possuir experiência na implementação desses sistemas”.

Também falando pelos integradores e fornecedores de sistemas, Rodrigo Miranda, diretor executivo da Mercato, lamenta que em obras de instalações comerciais ainda se observa a falta de critérios na aplicação e instalação dos sistemas eletrônicos de automação. “Esta falta de critérios pré-estabelecidos significa problemas no comissionamento e na posterior operação do empreendimento. O sistema de AVAC é o ponto chave no comissionamento e na operação do empreendimento, e quando bem implementado e projetado gera diretamente economia em um edifício comercial, pois evita desperdícios. Ele representa quase 60% do consumo de energia do mesmo. Realçando, ainda mais, a importância de ações para monitorar e controlar adequadamente”, explica.

O diretor da Mercato defende que, para um bom resultado, o empreendimento deve prever a automação ainda na sua concepção, incluindo qual o nível de integração e qual o tipo de abrangência ela terá sobre os outros sistemas. “Além disso, a instalação deve ser gerenciada por profissionais qualificados desde o projeto, durante a instalação e comissionamento até o start up do sistema, já que como qualquer sistema dedicado a automação também tem suas peculiaridades que são fundamentais para o seu bom funcionamento e desempenho”, completa Miranda.

A partir da sua experiência, Miranda afirma não existir um único motivo para os eventuais problemas de funcionamento da automação, mas vários, dentre os quais ele destaca: falta de definição do projeto/conceito; aplicação errada de produtos ; ausência de qualificação da mão de obra de execução; e, fiscalização inexistente ou deficiente.

“Em muitos casos, dentro do setor de AVAC, encontramos muitos projetos apenas com o esboço ou um breve descritivo do sistema de automação, sem detalhamento e sem descritivo funcional para aquela aplicação desejada. Isso normalmente ocorre porque o cliente não contrata um projeto especifico para o sistema de controle do seu projeto de AVAC e solicita ao projetista/consultor do sistema de AVAC que apenas indique um mínimo de automação ou coloque uma pequena orientação”, relata Miranda.

Os parâmetros devem constar do projeto de climatização

O diretor da Mercato reconhece que mesmo quando se tem um projeto especifico para automação, ainda pode-se ter problemas com a aplicação errada dos produtos. Na prática, podem ocorrer casos onde a empresa responsável pela aquisição da automação não seleciona corretamente o produto, comprometendo o desempenho do sistema devido à falta de avaliação das características ou até mesmo para reduzir custo sem considerar os critérios técnicos corretos.

“Um outro fator importante, e que é muito relevante no nosso atual cenário, é a carência de mão de obra qualificada. Esta carência, muitas vezes, resulta em instalações de baixa qualidade e principalmente sem a utilização básica de normas e conceitos que são pontos básicos nas boas práticas da engenharia. As empresas estão com bastante dificuldade em encontrar profissionais com boa qualificação em sistemas de automação no mercado”, lamenta Miranda.

Também em defesa do ponto de vista do fornecedor de sistemas, Igor Nakamura, da Honeywell, diz que a resposta aos questionamentos acerca do funcionamento do sistema de automação é complexa. Para ele, existem fatores tangíveis e intangíveis para o mau funcionamento. Em sua opinião, uma das primeiras tarefas é entender que a automação é imprescindível para atingir, em muitos casos, o resultado do projeto mecânico, que muitas vezes é complexo. E por estes motivos, toda a estrutura já sedimentada dos processos mecânicos também deve ser respeitada para os sistemas eletrônicos. Nakamura enumera alguns desses procedimentos:

1. O respeito ao projeto básico, que traduz as necessidades e expectativas do cliente, porém atendendo ao funcionamento mecânico previsto e detalhado pelos projetistas mecânicos; assim como alinhado ao conhecimento e às normativas vigentes num projeto realista e o mais próximo do executivo possível, sinalizando as dificuldades e interferências existentes e principalmente dando a possibilidade de se obter uma tomada inicial de preços.

2. Projeto executivo, quando o investimento na automação já foi pré-aprovado e, portanto, é possível escolher um sistema coerente com as expectativas técnicas e do cliente, já considerando suas funcionalidades especificas. “Nesse momento é imprescindível que as informações sejam as mais precisas possíveis, incluindo o detalhamento das interligações elétricas e por protocolos de comunicações. Ressalto ainda a importância de o projeto executivo estar devidamente alinhado e consolidado com os projetos mecânicos”, explica Nakamura.

3. Contratação, que, se não forem observadas as etapas anteriormente citadas, pode levar a precificações totalmente destoantes. O técnico da Honeywell lembra que são diversas as situações em que simples consultas de preços iniciam com valores altíssimos, atendendo a todas as necessidades operacionais da planta e, no momento da contratação, o cliente acaba adquirindo menos de um terço da solução devido aos custos iniciais. É importante o alinhamento das propostas técnico-comerciais para deixar transparentes os benefícios em relação aos investimentos.

Nakamura cobra, ainda, o mesmo planejamento que se tem em relação às compras de chillers, fancoils, geradores, entre outros equipamentos, sempre feitas com antecedência. “Para com a automação não deveria ser diferente, aconselhamos iniciar o processo de contratação juntamente com os demais sistemas, assim é possível antecipar atividades exteriores à obra, como importação de equipamentos, montagem dos quadros de comandos, criação das lógicas e testes, configuração dos hardwares, entre outros”.

4. Instalação, que Nakamura define como “momento crucial”, em que todo o projeto executivo deve ser colocado em prática e que em sua opinião deve contar com o responsável mecânico validando estas atividades. “Todos os integradores de sistemas devem estar devidamente capacitados e certificados para a atividade. Um outro requisito é solicitar o prazo do instalador e planejar o tempo suficiente para a execução sem atropelamentos, incluindo ao final um período de testes e comissionamentos, atividade que na maioria das obras é negligenciada devido às inaugurações urgentes das edificações, com a contratação tendo sido realizada às pressas”.

5. Operação e controle, que “se não o momento mais importante, eu diria ser imprescindível para manter o sistema funcionando conforme projetado; assim como fazê-lo ter a performance pretendida durante toda sua vida útil. Porém, pode-se observar em instalações que receberam milhões em investimentos, operadores e técnicos de manutenção com pouca experiência e treinamento nos sistemas e, principalmente, no funcionamento mecânico dos sistemas instalados. Já é sabido que em diversas plantas com automação, caso haja um uso com maior efetividade das tecnologias já embarcadas, é possível se obter uma redução no consumo energético considerável sem um único investimento inicial e diversos casos de quebra ou parada de máquinas poderiam ser evitados com um treinamento mais ativo aos residentes. Desta forma uma ação preditiva minimizaria todas as ações emergenciais e de alto risco”, conclui Nakamura.

Reis, da UMA, finaliza alertando para o fato de que “o sistema de automação, projetado para atender as necessidades de um sistema de ar condicionado, tem que ser projetado para realizar o controle dos processos necessários para o funcionamento do sistema. Um sistema de ar condicionado, assim como em qualquer outro tipo de sistema mecânico ou termodinâmico, é composto de vários diferentes processos que operam em conjunto para realizar a tarefa de produzir conforto (o condicionamento dos ambientes), de preferência da forma mais econômica possível (eficiência)”.

“Este conjunto de processos”, continua Reis, “vai ser diferente para cada tipo de sistema de ar condicionado, e a seleção dos mesmos, assim como a definição de cada processo em particular, são fatores fundamentais para o sucesso do projeto de automação. A ASHRAE define todos estes processos, para diferentes tipos de sistemas de AC, e hoje muitos destes processos são fornecidos prontos e instalados em fábrica em muitos tipos de equipamentos, que se selecionados corretamente irão ser acoplados a sistemas de automação compondo a rede de controle e supervisão do sistema. Este tema pode ser melhor detalhado, mas acho que a questão da definição dos processos de controle adequados é talvez o mais importante fator de sucesso num projeto”, finaliza.

A integração com controle de acesso pode contribuir para a economia de energia

E a integração, como fica?

É ainda Luiz André Reis quem inicia uma explicação. “De maneira geral, os sistemas integrados de automação, estes que são projetados para atender todos os sistemas de uma edificação, não apresentam um detalhamento completo dos processos de controle do sistema de ar condicionado. Por outro lado, os projetos de ar condicionado, na sua maioria, também não apresentam os processos de controle de maneira bem definida. Desta forma, decisões sobre o controle acabam na mão de técnicos dos fornecedores contratados e isto nem sempre produz os melhores resultados”. Reis cita alguns exemplos de uso vantajoso e não vantajoso da integração (veja box).

“Estando no mesmo ambiente (central de automação – BMS), o que normalmente ocorre, não há esta necessidade de integração completa. Isto já ocorre nas redes dos resfriadores, em que só parte das informações (muito poucas do disponível) são compartilhadas com a automação, os variadores de frequência, soft starters, variadores de potência, VRF etc.”, explica Werneck.

Melo, da Actua, relativiza: “Esta questão está intimamente ligada às particularidades de ocupação, manutenção e operação do edifício. Em alguns casos sim, em outros não. Nos edifícios com controle de processos mais rigorosos ou com a utilização de funções totalmente automatizadas para operarem em função da presença e deslocamento dos usuários dentro das instalações a integração entre sistemas é fundamental”.

Mais enfático, Cruz diz que em muitos casos os sistemas de automação integrados aos controles de ar condicionado podem trazer informações de cada componente envolvido no projeto, gerando assim sistemas inteligentes para controle e gerenciamento de dados, como gerenciamento de energia, alarmes, manutenção, além de realizar o levantamento da vida útil dos equipamentos controlados pelo sistema de automação. “É imprescindível nos processos e ambientes que exigem o atendimento às normas ou leis, processos perigosos, que exigem grande esforço físico, precisão ou repetibilidade. A Integração de sistema sempre visa reduzir custos a longo prazo. Mesmo que uma instalação seja realizada de maneira isolada, sempre se recomenda que exista uma porta de comunicação para integração com outros sistemas no futuro”, completa o gerente da Dakol.

Tampouco Nakamura, deixa de enfatizar as vantagens da integração. “Sempre aconselhamos os clientes da Honeywell a realizar os projetos unificados, possibilitando a economia de equipamentos de campo, como controladores e gerenciadores, a sinergia e comunicação dos periféricos com o BMS num único protocolo, assim como potencialização das atividades concomitantes, que reduzem o consumo de energia elétrica, com um simples desligar do equipamento de ar condicionado quando da abertura de janelas, por exemplo. Ou falando em segurança quando há a liberação das catracas de acesso, no caso de detecção de fumaça em um dos pavimentos”.
Para Almeida, da JCI, a integração é uma importante fonte de aumento de conforto e de economia de energia na edificação. “Especialmente a integração entre os sistemas de controle do ar condicionado com sistemas de iluminação e de controle de acesso, possibilitam uma infinidade de processos, como acionar a iluminação e o ar condicionado de um recinto somente após a chegada de um determinado indivíduo ou de um indivíduo qualquer de um determinado grupo. Outra oportunidade é o desligamento da iluminação e a modificação de set-point de temperatura de uma determinada área enquanto as pessoas saem para almoçar, por exemplo. É garantia de eficiência energética”, explica.

Para o gerente da Johnson , a integração é desejável, na medida em que potencializa as possibilidades de economia de energia e simplifica a infraestrutura para monitoramento dos diversos sistemas como um todo. “Ela é imprescindível nos casos de projetos que especifique ações integradas (incêndio chama câmera de CFTV, porta forçada chama CFTV, incêndio chama controle de ar condicionado, incêndio chama elevadores etc.). A integração não é recomendável para edificações que não possam obter retorno com a sua instalação, os seja, instalações de muito baixo custo”, completa.

Também na condição de fornecedor de sistemas, Miranda, da Mercato, defende que um prédio moderno e conectado oferece muitos benefícios a proprietários e usuários, tais como custos operacionais reduzidos, maior valor dos bens, maior produtividade e satisfação dos usuários. “O sistema integrado proporciona, além da economia, maior conforto e segurança durante o ciclo de vida do empreendimento. Porém a empresa responsável pela instalação deve estar realmente apta na implementação dos sistemas”, alerta.

Integração: vantagens e desvantagens

Se o edifício possui um bom sistema de automação, que é utilizado de forma correta pelos operadores e mantenedores do prédio, então faz sentido ter o sistema de controle e automação do ar condicionado como parte integrante do sistema maior.

Mas isto não quer dizer que o controle do ar condicionado tenha que ser executado pelo sistema de automação do prédio. Você pode desenhar um sistema de controle e automação do ar condicionado usando as melhores soluções disponíveis para determinada configuração do ar condicionado, e depois integrar este sistema de controle específico do ar condicionado ao sistema de automação do prédio através de um protocolo comum como o BacNet por exemplo.

Muitas vezes, a melhor solução não é a de se usar o sistema de automação para controlar o ar condicionado. Vamos usar alguns exemplos para mostrar como isto pode ser feito.

Exemplo 1

O  sistema VRV, que foi instalado no Centro Empresarial CNC aqui em Brasília. Trata-se de um sistema Daikin com centenas de evaporadores conectados aos respectivos condensadores, cada conjunto desses condicionando um pavimento. Estes sistemas de ar condicionado de expansão direta possuem seu próprio sistema de controle, isto é, todo o hardware e todo o software que executa os processos definidos pelo fabricante estão contidos no produto de fábrica.

Estes sistemas foram conectados numa rede do fabricante, formando um grande sistema de ar condicionado com automação própria, e esta configuração oferecia um gateway de comunicação com portas de rede Ethernet e o protocolo BAcNet nativo. Este conjunto todo foi conectado ao sistema de automação do edifício, e mais de 40.000 pontos de controle do sistema de ar condicionado foram integrados ao sistema de automação do conjunto de prédios.

Os processos de controle são realizados pela lógica nativa do fabricante, mas toda a operação e supervisão do sistema é feita através do sistema de automação integrado do prédio, facilitando o serviço e permitindo a troca de informação deste com os demais sistemas do prédio.

Exemplo 2

Imagine um grande sistema de água gelada, como aquele instalado no novo Centro Administrativo do Distrito Federal, projetado pelo George Raulino, que definiu que o sistema de controle e automação do ar condicionado fosse específico para este sistema, e de preferência fornecido pelo fabricante principal dos equipamentos de ar condicionado. Neste caso, considerando todos os fatores importantes do ponto de vista do concessionário que irá operar o complexo por muitos anos, procurou-se evitar a divisão de responsabilidades entre diferentes fornecedores, e o objetivo de máxima eficiência foi definido logo no início.

As escolhas resultaram na seguinte configuração: um sistema de controle foi escolhido para a Central de Água Gelada por conta da eficiência extrema que se pretendia, outro sistema de controle foi escolhido e fornecido pelo fabricante dos condicionadores de ar já integrado nos seus equipamentos e formando uma rede de controle e automação da parte de ar do sistema, e um terceiro sistema de controle do sistema ativo de insuflação de ar pelo piso (UFAD) foi selecionado e fornecido, integrado, pelo fabricante dos difusores ativos que atendem as fachadas dos blocos.

O importante neste caso é notar que os sistemas foram escolhidos porque eram as melhores opções para cada parte do sistema, fornecidos cada um deles pelos próprios fabricantes dos equipamentos principais dos sistemas, mas no final todos os três sistemas serão parte do sistema de automação predial do complexo porque serão integrados à mesma rede de comunicações e poderão comunicar entre si através do protocolo BacNet.

Do ponto de vista de quem está operando o complexo, o conjunto dos três sistemas vai ser visto como um só, mas do ponto de vista do projeto ou da instalação são três sistemas diferentes, cada um desempenhando o seu papel.

Isto poderia ter sido feito de outra forma, um único sistema de controle poderia ter sido escolhido e configurado em campo para realizar os processos de controle requeridos nas três áreas do sistema de ar condicionado, mas no final perderíamos a responsabilidade dos fabricantes sobre a automação dos seus equipamentos, e não teríamos sistemas especialistas cuidando destas tarefas. (Luiz André Reis)

Responsabilidade no projeto de automação em sistemas de AC

Independente das responsabilidades pelo bom funcionamento de um sistema de automação em instalação de climatização, no que toca ao projeto, o engenheiro George Raulino, da ..... não tem dúvidas: “O  projetista do sistema de ar condicionado é quem deve definir todos os processos de controle do seu sistema, de forma detalhada, explicando as rotinas e os processos de controle através da seleção dos ciclos de controle definidos pela ASHRAE ou através de boas Descrições Funcionais de cada malha de controle ou processo de controle requerido no seu projeto”.

Segundo Raulino, no projeto de condicionamento de ar devem ser incluídos, no mínimo, diagramas de controle, na forma de diagramas esquemáticos com a indicação de todos os controladores e respectivos sensores, transdutores, atuadores e conexões com os quadros elétricos dos equipamentos que devem ser fornecidos. “Para cada diagrama de controle uma descrição funcional explicando, em linguagem clara, o que se pretende realizar com o controle, ou o que o controlador específico de cada processo tem que fazer para entregar a tarefa prevista no projeto”, enfatiza.

O projetista do sistema de ar condicionado pode também participar de outras etapas, durante a construção do edifício, colaborando no acompanhamento e fiscalização da implantação do sistema, no comissionamento, no TAB e entrega dos sistemas, para garantir a conformidade da obra com o projeto. “Lembrando que a falta de informação sobre a lógica de controle no projeto acaba por transferir responsabilidades para os fornecedores dos sistemas de controle, e isto, em alguns casos, pode produzir resultados indesejados”, finaliza.

Werneck também traz para o projetista a responsabilidade. “Entendemos que o projetista de ar condicionado deverá desenvolver o projeto de automação de utilidades (ar condicionado e ventilação mecânica). Esta é a melhor experiência que temos nos projetos que fizemos desta forma. É a forma de centralizar a responsabilidade”, esclarece.

Opinião que é compartilhada por Nádia Correa, da Climatizar, que acredita que “em primeiro lugar é necessário domínio dos processos existentes no sistema de ar condicionado. Além disso, é essencial o conhecimento das normas, das necessidades do cliente, da previsão de investimento etc.” Para a projetista os desenvolvedores de sistemas de automação integrada, em geral, não possuem a experiência necessária para a tarefa. “São raros os casos onde os conhecimentos em automação e ar condicionado caminham juntos”, enfatiza.

Finalizando, Edson Alves, presidente da Star Center, afirma que “ter expertise técnica é fundamental para o bom funcionamento de um sistema de ar-condicionado. Para projetar um sistema de automação que atenda às necessidades do sistema do ar-condicionado é importante ter conhecimento do sistema a ser implementado e a expertise da automação. Como alguns desenvolvedores não possuem o conhecimento necessário, a automação pode deixar de funcionar a contento”.

De acordo com Alves, o desconhecimento ou falta de experiência pode gerar a implantação deficiente do sistema. “Além disso, quando o operador não é apto a operá-lo, acaba transferindo para o modo manual parte ou a totalidade do sistema, comprometendo a lógica do funcionamento e confiabilidade do sistema”, explica.

Ronaldo Almeida, editor chefe - ronaldo@nteditorial.com.br

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