Soluções de engenharia reduzem consumo energético
(crédito: divulgação)
Ana Paula Basile Pinheiro
O Brasil tem um grande potencial para redução do consumo de energia e na implantação de tecnologias de energias renováveis através de uma política ambiental, mas os índices de perdas e desperdício de eletricidade ainda são altos.
O total desperdiçado por ano, segundo o Programa de Combate ao Desperdício de Energia Elétrica (Procel), chega a cerca de 40 milhões de KWh ou US$ 2,8 bilhões.
Os consumidores (indústrias, residências e comércio) desperdiçam por volta de 22 milhões de KWh e as concessionárias de energia, com perdas técnicas e problemas na distribuição, são responsáveis pelos outros cerca de 18 milhões deKWh.
Enquanto o governo busca ampliar a oferta de eletricidade para evitar o déficit e sustentar o aumento previsto nas estimativas de demanda, os especialistas do setor de energia apontam como solução, medidas de eficiência energética traduzidas em técnicas de conservação que alterem padrões culturais, levem à substituição de equipamentos obsoletos e, principalmente, imponham novas soluções de projeto para as edificações.
De acordo com o engenheiro Francisco Dantas, consultor e diretor da Interplan – Planejamento Térmico Integrado e Consultoria, atualmente há uma preocupação, por parte dos projetistas de instalações de ar condicionado, de escolherem equipamentos de melhor coeficiente de performance (COP) para os sistemas.
“Não há dúvida de que é uma preocupação pertinente, mas, mais importante e quase sempre menos dispendiosa é a preocupação com os procedimentos, sempre cabíveis e indispensáveis, e nem sempre adotados, de conservar e usar da forma mais eficiente possível, a energia frigorífica produzida pelos equipamentos de refrigeração”, diz Dantas.
Para ele, reduzir em 20% a demanda de energia através de medidas de conservação e de racionalização do uso é mais eficaz e menos custoso do que utilizar equipamentos 10% mais eficientes.
“Na ordem hierárquica de prioridades considero os cuidados com a isolação térmica da envoltória da edificação, com a conservação de energia e com o emprego dos recursos naturais propiciados pelo clima do local, medidas indispensáveis e que deverão anteceder à escolha dos tipos de sistema e de equipamentos. Após adotar estas medidas, a solução mais vantajosa, quase sempre, difere da escolha realizada à revelia da adoção dessas providências”, orienta o diretor da Interplan.
Dantas alinha as seguintes providências para redução de consumo de energia na climatização visando uma política ambiental:
- Unidades dedicadas ao ar externo (DOAS) com vazão controlada por demanda (DVC);
- Sistemas de tetos radiantes e vigas frias;
- Desumidificação por adsorção (rotores ou líquidos dessecantes);
- Recuperadores de energia para o ar de renovação;
- Ventilação por deslocamento (insuflação pelo piso);
- Uso de fluídos com fluxos variáveis (ar, água e refrigerante);
- Sistema integrado de automação e controle dispondo de monitoramento e diagnóstico;
- Escalonamento das temperaturas na produção e no uso da energia frigorífica para obter COPs cada vez mais altos;
- Ciclo economizador para obter resfriamento natural, livre de consumo;
- Armazenamento de calor na massa da edificação.
Dantas acrescenta que é importante considerar que a maximização da racionalização no uso da energia pelos sistemas de climatização, além do benefício econômico, contribui consideravelmente, em razão da minimização do uso de energia, para reduzir a geração de gases de efeito estufa.
Sistema de AVAC
Um sistema de AVAC é definido conforme o tipo de estabelecimento a ser climatizado e a dimensão das cargas envolvidas para manter o conforto térmico do ambiente. As soluções de engenharia para reduzir o consumo energético começam na concepção do projeto e análises de viabilidade econômica. E na concepção de projeto, algumas Normas deve ser consultadas como por exemplo, a Ashrae 90.1 (American Society of Heating, Refrigeration and Air Conditioning Engineers – que define os parâmetros básicos para um edifício sustentável), a ARI – Air Conditioning Refrigeration Institute – para a eficiência de equipamentos, a NBR-6401(Ar Condicionado), Ashrae 62 (qualidade do ar) e Ashrae 55 (conforto térmico humano), Ashrae 15 (segurança em refrigeração) e Ashrae 34 (classificação dos refrigerantes). Essas Normas direcionam para um projeto e para Boas Práticas de Engenharia visando a racionalização operacional e energética, garantindo a performance almejada em projeto..
Integração de sistemas devem estar na pauta
(crédito: divulgação)
Para Celso Doná, engenheiro da JCI, para se obter um COP (coeficiente de performance) maior ou uma eficiência em kw/TR menor, se tornando mais eficiente, é preciso uma monitoração e controle através de sistemas de automação que possibilitem a geração de dados durante a operação do sistema a ponto de permitir que os técnicos e engenheiros analisem e definam o que fazer para economizar mais energia. Isso deverá ocorrer na mudança de pontos de ajustes de temperatura, na aplicação de outros sistemas, como ciclos economizadores durante as baixas temperaturas externas, variadores de frequência nos climatizadores com caixas de volume variável, recuperadores de calor nos resfriadores para aproveitar não somente a água gelada, mas a água quente, proporcionando economia de combustíveis fósseis em aquecedores com redução da emissão de CO2.
“Também a aplicação dos resfriadores de líquido com condensação a ar não consomem água em torre de resfriamento e por isso não precisam de tratamento químico da água que também iria poluir o meio ambiente”, explica Doná.
Ele acrescenta que os componentes mencionados são os principais focos de atenção para se reduzir o consumo de energia. “Além desses equipamentos e componentes temos também a questão do próprio projeto do sistema de ar condicionado como, por exemplo, a distribuição de água gelada utilizando diferenciais de água maiores do que os convencionais, reduzindo assim o tamanho das bombas; o dimensionamento dos dutos de distribuição de ar com um grau de estanqueidade conforme a SMACNA requer em seus padrões e normas, isso faz com que o sistema não perca o ar no forro direcionando todo ele ao ambiente; o dimensionamento correto da perda de carga do ar dos dutos, usando menor potência dos motores; também a utilização de motores de alto rendimento fazem um sistema consumir bem menos do que a aplicação de motores comuns”.
De acordo com Diogo Pires Prado, Engenheiro de Aplicação da Trane Sistemas Comerciais, devido ao fato do sistema AVAC ser um dos que mais consome energia para operar, faz sentido implantar estratégias para a economia de energia desde a fase de projeto aliando política ambiental na implantação dos equipamentos.
Por exemplo, adotar medições individualizadas de consumo de água gelada em condomínios, edifícios de escritórios ou centros comerciais. “Geralmente nesses lugares o custo da operação da estação de água gelada é rateado entre os condôminos, o que pode acarretar problemas na cobrança, já que algum dos pagadores pode não concordar, alegando que consome menos do que os outros e não há forma de demonstrar isso”, diz Prado.
Segundo ele hoje existem tecnologias que integram um medidor econômico a um controle central. Trata-se de um calorímetro composto por um medidor de fluxo de água gelada e dois sensores de temperatura - um para medir a temperatura de alimentação e outro para a temperatura de retorno. “Com o delta T e o fluxo, calculam-se os BTU-Hr que estão sendo consumidos. Além disso, os medidores contam com a comunicação Lonworks, que permite enviar as informações a um controle central, com a vantagem de possibilitar a elaboração de relatórios de consumo de energia diários, semanais e mensais por condômino, com os dados captados de forma automática e em tempo real. Assim, é possível oferecer nos projetos a medição real do consumo de energia correspondente a cada locatário, inquilino ou condômino de um edifício”. Com o preço dos medidores e o uso de comunicação via Lonworks, é factível oferecer em um projeto o recurso de medição para cada local, apartamento ou andar de escritórios, sem que isso signifique grandes gastos; e usar o controle central para relatar os consumos de forma automática.
Para Prado o maior foco em tecnologias aplicadas a sistemas de AVAC-R será a microeletrônica: “A melhoria da eficiência de sistemas tem seguido dois caminhos, a eletrônica embarcada nos próprios equipamentos e os softwares de gerenciamento predial. Cada equipamento que sai da fábrica vem com um controlador montado, conectado, configurado e testado antes da unidade ser enviada à obra. Isto assegura que o equipamento será facilmente colocado em funcionamento e está pronto para a operação.
Desta forma, flutuações do sistema, ajustes finos e outros itens podem ser realizados por pessoas trabalhando sincronizadamente com as equipes que desenvolveram originalmente a aplicação. Isso fundamentalmente assegura a continuidade do serviço e a eficiência na resposta de qualquer solicitação de melhoria ou adaptação do sistema”.
Prado aponta ainda como uma forte tendência o BIM, Building Information Modeling.
“O Building Information Modeling (BIM) acelera o projeto e o planejamento de estruturas através da integração de geometria, relação espacial, análise de iluminação, informação geográfica, quantidades e propriedades de componentes do edifício (por exemplo, detalhes do fabricante). O BIM economiza o tempo de projeto e engenharia permitindo a modelagem de todo o ciclo de vida do edifício, incluindo o processo de construção e operação das facilidades. Através do uso de projetos multidimensionais, ele melhora o modo como os edifícios são construídos e a colaboração e comunicação entre todos os envolvidos com o projeto. Com aumentos na produtividade e lucratividade comprováveis e mensuráveis o BIM está revolucionando o projeto e construção de edifícios”, conclui Prado.
A busca pela sustentabilidade
No detalhamento de um de seus pré-requisitos sobre Energia & Atmosfera (EA – 4 / Existing Buildings), o LEED destaca a fundamental importância no desempenho em sistemas de ar condicionado, sistemas hidráulicos e de iluminação, além do processo de comissionamento, peça com extraordinária importância em um procedimento de certificação. A obtenção de melhores resultados quanto ao desempenho energético em instalações exige a implementação de sistemas projetados, instalados e adequadamente operados, não só para novas instalações mas também contemplando a substituição de componentes e equipamentos obsoletos, e principalmente redesenhando processos.
Pode-se constatar a eficácia de comissionamentos em edificações novas ou existentes (retrocomissionamentos), através dos quais foram obtidas reduções em custos operacionais (energia e água) entre 5% e 15%. Instalações bem projetadas e adequadas à necessidade do cliente e de sua edificação, comprovam a possibilidade de redução em até 40% dos custos operacionais, se considerarmos o desempenho energético de equipamentos, a alta tecnologia em sistemas de iluminação, a adequação do envelope da edificação (acabamentos internos e externos) visando um melhor desempenho, além de menores custos variáveis (gastos com manutenção corretiva), otimização da equipe operacional local e investimento em automação. O levantamento das condições de instalação, operação e manutenção, juntamente com uma importante análise do regime de operação (forma de operar, tipo de ocupação, etc.) deverão preceder o estudo de viabilidade. Outro importante ponto a ser considerado refere-se ao processo de comissionamento destes projetos, executados por profissionais ou empresas tecnicamente capacitadas e idôneas, sem o qual tenderemos a não atingir o resultado desejado. O estudo de viabilidade deverá não só contemplar o investimento necessário versus a redução em todos os demais custos e pay back, como também o impacto ambiental que será minimizado e o upgrade no grau de atratividade do investimento no mercado imobiliário. Trabalhar com projeções de retorno sobre investimentos em prazos iguais ou superiores a dois anos e considerar todos os níveis de impacto (qualidade, produtividade, sustentabilidade e meio ambiente) deverão ser considerados, pois muito mais do que apenas certificar as instalações, precisaremos torná-las sustentáveis.
Por Ana Paula Basile Pinheiro - Editora da revista Climatização & Refrigeração