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Data: 18-06-2012



Fotos Divulgação / CACR

por Marcelo Couto

Fonte: Blog Asmontec

Especialistas apontam caminhos para reduzir o consumo energético na operação de sistemas de tratamento de ar, fundamentais para o funcionamento de qualquer sala limpa e ambiente controlado. Sozinhos esses sistemas podem representar mais da metade dos custos com energia nas instalações, daí a atenção crescente pela busca de eficiência



Os usuários de salas limpas e demais ambientes controlados sempre estiveram – e continuam – muito preocupados em assegurar a classificação das suas instalações, sem o que seria impossível alcançar os padrões esperados para a realização das atividades a que se destinam. Na busca obstinada por assegurar os níveis especificados de limpeza, a eficiência energética dos sistemas de tratamento de ar – que são os maiores consumidores de uma sala limpa – frequentemente foi deixada em segundo plano, mesmo com a escalada de preço da energia elétrica.Essa realidade está mudando, principalmente diante da crescente necessidade de reduzir custos operacionais, além de outras questões que incluem, por exemplo, a implantação de políticas de sustentabilidade e a maior conscientização de que é sim possível obter a classificação desejada e, ao mesmo tempo, eficiência energética. Os sistemas de tratamento de ar são os grandes alvos pelo peso que têm. “No caso de uma indústria farmacêutica, os sistemas de tratamento de ar em ambientes controlados representam em média 40% a 60% do consumo total de energia”, afirma Gerson Catapano, diretor da Masstin, empresa de consultoria e gerenciamento técnico em manutenção e instalação. “O que determina um menor ou maior percentual de consumo são principalmente as exigências quanto à classe de limpeza requerida, a taxa de renovação do ar externo e a pressurizações em cascata, além do tipo de equipamentos da instalação e das perdas de carga”, explica.“A Engenharia dispõe de um amplo conjunto de medidas e ferramentas para aumentar a eficiência energética desses sistemas”, aponta Marcos Antonio Vargas Pereira, diretor técnico comercial da Térmica Brasil. As soluções dependem do caso, mas, em geral, envolvem a análise criteriosa dos requisitos dos novos projetos, das condições encontradas nas instalações candidatas a obras de retrofit e ainda da conveniência de substituir equipamentos específicos do sistema por outros tecnologicamente mais avançados e eficientes.

Quebra de paradigmas
O primeiro passo em qualquer situação é conhecer bem as necessidades do processo, para entender e explorar as oportunidades de otimização, o que inclui a análise detalhada das condi-ções internas do ambiente em relação ao meio externo, o isolamento da área e os parâmetros a serem controlados. “É importante ter claro que cada instalação tem uma característica própria e soluções particulares. Qualquer generalização pode levar a erros graves”, alerta Marcos Pereira, da Térmica.“Sempre que me defronto com uma instalação cujo usuário está preocupado com a questão do consumo de energia, começo perguntando porque foram estabelecidas cada uma das exigências de tratamento do ar. O objetivo é verificar se ela existe por real necessidade ou não. Algumas vezes é possível constatar que os padrões solicitados poderiam ser mais flexíveis se alguns paradigmas fossem quebrados, sem prejuízo ao processo. Somente quando vencida essa etapa avançamos”, argumenta o consultor Oswaldo Bueno, especialista em sistemas de tratamento de ar.
A boa concepção do projeto e a adequação dele às reais necessidades da operação são o ponto-chave da eficiência. A exata definição dos parâmetros aceitáveis de uso, que incluem temperatura de bulbo seco, umidade relativa e número de trocas de ar, além da arquitetura da sala, entre outros fatores, são determinantes para o consumo
energético da instalação e, eventualmente, também para a sua redução. “As exigências apresentadas pelo usuário são essenciais na elaboração de um projeto. Esse é um estágio crítico de concepção, que deve considerar critérios técnicos bem estabelecidos e as normas aplicáveis, sem excessos e desperdícios”, reforça Oswaldo Bueno.
“Somente dessa maneira podemos conciliar as necessidades de classificação do ambiente com o consumo racional de energia”, emenda. Algumas providências essenciais são apontadas pelos especialistas consultados pela reportagem da Revista da SBCC em relação a projeto ou instalação de uma sala que atenda aos padrões de limpeza e também critérios de eficiência energética. Renato Gimenes, diretor da CACR, relaciona algumas medidas possíveis:
• Especificar a classe de limpeza com a maior fidelidade possível às reais necessidades, pois a taxa de re-circulação e renovação afeta o consumo energético.
• Definir faixas de controle mais elásticas, pois a tolerância de um determinado parâmetro, como umidade relativa, afeta o consumo de energia.
• Verificar a necessidade mínima do pé direto da sala, assim é possível reduzir o volume e consequentemente a vazão de ar para atender a classe de limpeza.
• Ter arquitetura mais estanque possível, incluindo divisórias, visores, portas e luminárias, para evitar vazamentos desnecessários, atender a classe de pressão requerida e reduzir a taxa de ar externo de reposição.
• Planejar o fluxo de trabalho, para adequar equipamentos de produção e dimensionar as áreas com racionalidade, pois o investimento inicial e o custo operacional do metro quadrado de área classificada é proporcional ao consumo energético de uma unidade fabril.
A interação entre os diversos agentes envolvidos é fundamental para busca de soluções que atendam à operação e prezem pela eficiência energética. “É bom envolver nos estudos e nas discussões do projeto e de eventuais intervenções não apenas o usuário e o especialista na concepção do sistema de tratamento de ar e da construção da sala limpa mas também os responsáveis pela área de Qualidade, afinal são eles que realizam a validação dos sistemas e precisam compartilhar as decisões tomadas”,
considera o engenheiro Martin Lazar, da MHA Engenharia. O especialista da MHA aponta que, em uma indústria farmacêutica, por exemplo, nem sempre é possível flexibilizar padrões estabelecidos, seja pela característica da própria operação seja por determinações corporativas globais, porém alerta que isso não pode ser um
impeditivo para que cada situação seja criteriosamente analisada, discutida e repensada. “Há certos processos de fabricação, ensaio, amostragens ou análises que não requerem uma sala limpa inteira, com um completo mecanismo de fluxo unidirecional para o ambiente e os custos operacionais daí decorrentes, basta investir em isoladores, que oferecem as condições adequadas em um ambiente menor e que demanda menos energia”, exemplifica.
Avanços e oportunidades
A favor de quem busca otimizar os seus sistemas há no mercado ferramentas de simulação energética, empregadas pelos especialistas, para auxiliar estudos de aplicação, inclusive estimando o tempo de retorno de investimento, um dos parâmetros essenciais para a tomada de decisão dos usuários quanto à viabilidade de
realizar investimentos nas suas instalações. “Há soluções tecnicamente muito boas que não são viabilizadas porque o investidor quer retorno rápido, em geral inferior a 2 anos e meio, o que nem sempre é possível”, explica Martin Lazar.
Em termos tecnológicos os sistemas de tratamento do ar registraram
avanços nos últimos anos e que os tornaram mais eficientes. Os principais incluem melhoria do coeficiente de performance (COP) dos resfriadores (chillers); novas tecnologias de automação, que permitem controles mais eficazes e que identificam as oportunidades de ganhos; equipamentos de tratamento de ar exterior com reaproveitamento de calor; novos filtros com baixa perda de carga; o uso de inversores de frequência e o emprego de motores elétricos de alto rendimento.
O leque de possibilidades para reduzir o consumo de energia é bastante variado, segundo aponta o diretor da Térmica, Marcos Pereira. “Sistemas de refrigeração com processos de expansão direta ou indireta, por exemplo, contam hoje em dia com equipamentos de maior eficiência. Há ainda a alternativa de cogeração ou uso de
excedentes de calor para produzir refrigeração por absorção”, exemplifica. Além dos avanços tecnológicos, é possível obter melhora operacional com a aplicação mais efetiva de instrumentos capazes de tornar os sistemas mais racionais. Renato Gimenes, da CACR, aponta como exemplo a manutenção da vazão constante em
função da variação de sujidades dos filtros, uma melhor acuidade dos instrumentos para controlar o ponto de ajuste (setpoint) dos equipamentos e a aplicação de variadores de frequência, entre outros aspectos. Há ainda outras oportunidades para reduzir o consumo de energia elétrica com a adoção de medidas simples, como a instalação de filtros com perda menor de carga, porém mantendo a mesma classificação, eliminação de frestas nas instalações e garantia da estanqueidade de toda a rede de dutos e do sistema. Rever a concepção original do sistema pode ser um bom começo, pois mesmo quando os parâmetros a serem controlados estão bem estabelecidos
é possível que tenha havido distorções também na concepção do projeto, as quais afetam a eficiência do sistema. Muitas vezes isso se deve à aplicação inadequada de soluções criadas para atender às necessidades do ambiente, especialmente em relação ao controle da umidade relativa do ar, conforme aponta Oswaldo Bueno.
“Costuma-se promover o reaquecimento do ar para gerar uma carga térmica falsa no ambiente e, assim, forçar o sistema a trabalhar continuamente para, de forma colateral, alcançar o nível de umidade desejado”, aponta Bueno. Possíveis soluções nestes casos seriam: estudar a adoção de sistemas com pré-tratamento do ar externo
(make up) para melhorar o controle da umidade, associados (ou não) a sistemas de derivação do ar de retorno (face & by pass), de acordo com a conveniência e a necessidade de cada caso. “O reaquecimento é a solução mais fácil, embora, definitivamente não seja a mais eficiente do ponto de vista energético”, garante Bueno
Manutenção é fundamental
Mesmo no caso de sistemas concebidos e instalados adequadamente o usuário não pode descuidar da rotina de manutenção, fundamental para assegurar a eficiência prevista no projeto inicial ou obtida após um retrofit. “Fazer com que os equipamentos operem dentro das condições de projeto é essencial para a melhor relação de custo X operação, pois muitos se preocupam com a implantação da sala limpa e esquecem do custo operacional”, aponta Renato Gimenes, da CACR.
A recomendação é seguir à risca a rotina estabelecida no PMOC – Plano de Manutenção, Operação e Controle.
Por exemplo, utilizar filtros além do nível de saturação indicado exige maior potência dos ventiladores e maior consumo. Neste caso é evidente que não
compensa querer ‘economizar’ com filtro e gastar mais energia. “As rotinas de manutenção impactam diretamente na economia de energia. Além da troca de filtros com acompanhamento do diferencial de pressão, podemos citar como exemplos de procedimentos adequados a limpeza de trocadores de calor em períodos programados, reduzindo o risco de contaminação do ambiente, perda de carga e obtendo uma melhora significativa do rendimento dos equipamentos”, destaca Alex Silva, supervisor de Manutenção da Masstin. As ações de manutenção envolvem ainda a verificação periódica do sistema de automação, análise das condições mecânicas do conjunto de equipamentos, incluindo correias, estado de serpentinas e condição da filtragem, entre outros itens. “Além da rigorosa observação aos procedimentos de
manutenção validados de cada empresa, também recomendamos aos usuários atenção especial a comportamentos inadequados ao acessar ambientes controlados,
como a abertura desnecessária das portas das salas limpas, o que pode muitas vezes passar despercebido nos esforços de economia de energia”, acrescenta Alex Silva.
A busca de maior eficiência nos sistemas de tratamento de ar e os seus reflexos no consumo das instalações de salas limpas e ambientes controlados deve continuar
sendo uma constante. Há uma tendência crescente da utilização de ferramentas de simulação energética nos novos projetos, para avaliar possibilidades de obtenção de custos mais baixos; sofisticação cada vez maior de sistemas de controle e monitoramento, para tornar as operações mais eficazes; e o desenvolvimento de filtros mais eficientes e capazes de proporcionar menor perda de carga inicial.A s oluç ão ener getic amente mais efi c iente em c ada c as o dependerá cada vez mais da clareza do usuário quanto às reais necessidades de seus processos; da capacidade dos responsáveis pelos projetos em demonstrar as alternativas técnicas mais adequadas à situação e que sejam economicamente viáveis; da sensibilidade dos investidores para a importância não apenas do custo inicial mas de toda a operação; e da seleção e instalação dos equipamentos do sistema dentro de critérios técnicos que garantam a sua eficiência operacional do ponto de vista de classificação e também de consumo de energia exigido para tal.
Fonte: http://www.sbcc.com.br/revistas_pdfs/ed57/08_13_eficiencia_energetica.pdf


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