Eficiência, o nome do jogo no HVAC-R

O Brasil é o sexto país com a energia mais cara do mundo. Aqui, o custo desse insumo estratégico para a economia é 46% maior que a média global. O levantamento, feito pela Federação das Indústrias do Rio de Janeiro (Firjan), mede o peso financeiro da energia para o setor industrial.

Mas este item também representa valores importantes para os proprietários e inquilinos de edifícios comerciais, onde o ar-condicionado chega, em alguns casos, a ser responsável por até 60% do consumo de eletricidade. No varejo de alimentos e bebidas, os sistemas de refrigeração são os grandes vilões.

“As tarifas da energia vêm registrando aumentos anuais bem acima da inflação”, lembra o engenheiro eletricista Fabio Moacir Korndoerfer, diretor comercial da Recomservice.

Segundo ele, em certos empreendimentos, esse custo é muito expressivo e o payback de investimentos para garantir mais economia anual é, geralmente, menor do que três anos. “Rende muito mais do que aplicação bancária”, compara.

Atualmente, a substituição de chillers antigos por novos, dotados de compressor parafuso ou centrífugo de velocidade variável, é uma das principais tendências tecnológicas no mercado de retrofits de centrais de água gelada (CAGs).

Um sistema de automação associado a variadores de frequência, tanto em compressores de sistemas de expansão direta ou indireta, também resulta em diversos benefícios, conforme destaca o gerente de serviços da Trane no Brasil, Edson Ferrara.

“A simples troca de equipamentos instalados há 15 ou 20 anos já pode trazer um economia em torno de 25% a 30% no consumo”, exemplifica.

“Se associarmos essa troca do sistema de inteligência a um sistema de automação, junto com esses variadores de frequência, é possível conseguir, no mínimo, mais uns 12% ou 15% de economia”, revela.

Segundo Ferrara, o Brasil tem uma capacidade de geração e distribuição de energia limitada e, atualmente, o País está em uma situação de consumo mais ou menos balanceado.

“Ou seja, a indústria não está produzindo tanto e, por isso, não está consumindo muita energia. Porém, a partir do momento em que o setor retomar a produção, vai faltar energia e o Brasil não tem uma capacidade de suprir essa demanda no mesmo ritmo do crescimento econômico”, alerta.

“A saída para se economizar é a busca de equipamentos cada vez mais eficientes e projetos de eficiência energética associados ao governo. E com subsídio, para que o consumidor possa investir e reduzir o consumo, além de garantir a distribuição da energia para todos”, avalia.

Do analógico para o digital

As estratégias mais utilizadas para reduzir o consumo energético em sistemas de refrigeração e ar condicionado tentam aproximar a capacidade frigorifica fornecida pelo equipamento com a demanda requerida pelo ambiente refrigerado.

Tradicionalmente, os sistemas frigoríficos são dimensionados para suprir a carga térmica do pior cenário – situação que requer a maior quantidade de frio. Logo, no modo de controle tradicional, é importante que a regulagem do termostato seja feita para a temperatura adequada, pois quanto mais baixa a temperatura desejada (setpoint), mais tempo a máquina trabalhará e consumirá mais energia.

“Sistemas de refrigeração industrial estão adotando compressores modulares com o objetivo de aproximar a capacidade de refrigeração da demanda”, afirma o engenheiro mecânico Felipe Airoldi Accorsi, consultor técnico de produto para o mercado externo da Full Gauge Controls. 

“Na mesma linha, os fabricantes de ar condicionado apostam na tecnologia Inverter, com a finalidade de variar a capacidade de climatização de acordo com a demanda do ambiente, como uma alternativa ao modo de controle liga-desliga cíclico”, enfatiza.

Outra mudança observada no setor é a adoção de softwares supervisórios. “Esses sistemas, além de possibilitarem o acesso remoto à planta, tornando as informações acessíveis de qualquer lugar do mundo, agilizam a identificação de problemas, reduzem o downtime, permitem um melhor planejamento para a realização das manutenções necessárias e ainda auxiliam na otimização dos processos, o que gera redução do consumo energético”, detalha.

Pensando nessas tendências, a Full Gauge desenvolveu a VX-950 Plus, válvula de expansão eletrônica destinada a diversas aplicações na área de refrigeração comercial, entre elas, em transporte frigorífico e em câmaras e balcões de resfriados e congelados.

“Além de economia, a válvula garante mais eficiência operacional, com respostas imediatas a qualquer problema, pois também pode ser integrada ao Sitrad, nosso software de gerenciamento remoto”, salienta.

“Essas facilidades são ainda mais relevantes durante uma época marcada pelo calor, férias e feriados prolongados, na qual o comércio aumenta seus estoques, uma vez que é possível monitorar as instalações de maneira eficaz a distância, otimizando a operação com segurança”, completa.

A eficiência, enfim, tem norteado os investimentos feitos pelos grandes players do HVAC-R em inovação. “Isso resulta, cada vez mais, em componentes que fazem a transição do universo mecânico para o eletrônico”, diz o gerente de desenvolvimento de negócios da Danfoss, Eládio Pereira.

Especificamente, ele cita as válvulas de expansão eletrônicas ETS Colibri e os variadores de velocidade dos compressores VZH, além da IDV (acrônimo em inglês para Intermediate Discharge Valve), uma válvula mais simples, mas também eficiente, utilizada nos compressores DSH.

“Cada tecnologia tem um custo distinto e proporcional ao desempenho que oferece, para que todos os clientes possam ter acesso à eficiência energética em todos os níveis”, afirma.

Embora ainda não sejam utilizadas em larga escala no País, as válvulas de expansão eletrônicas são uma tecnologia indispensável para reduzir o consumo de energia nos equipamentos de refrigeração e ar condicionado.

“O controle adequado do superaquecimento possibilita um maior rendimento no evaporador com a mesma potência consumida pelo compressor, item que mais consome energia num circuito frigorífico”, explica o engenheiro Marcel Nishimori, coordenador técnico da Carel.

Segundo estudos realizados na Europa, a substituição de uma válvula termostática mecânica por uma eletrônica proporciona um ganho médio em eficiência na ordem de 13% durante o ano.

“Outro efeito positivo é a redução do índice de quebra de compressores por retorno de líquido, uma vez que o controle é mais preciso”, destaca.

A tecnologia faz um controle de superaquecimento mais acurado, por meio da leitura dos valores da temperatura de sucção e evaporação, assim como o processamento desses dados por um controle digital.

No caso da solução da Carel, o acionamento ocorre por meio de uma válvula motorizada de passo que controla com exatidão a quantidade de refrigerante que deverá ser injetada no evaporador.

Outra tecnologia em ascensão no mercado nacional são os compressores dotados de motores com ímã permanente no rotor e sem escovas (BLDC, na sigla em inglês).

“Tais características, aliadas a inversores como o nosso Power+, permitem que esses compressores tenham um rendimento maior, chegando a 15% em cargas parciais, em comparação com as tecnologias tradicionais do mercado”, ressalta.

Os compressores do tipo BLDC, prossegue Nishimori, têm um range de aplicação bem amplo, sendo utilizados em selfs de precisão para data centers, balcões de congelados em supermercados e geladeiras para bebidas. “E a gama de fluidos refrigerantes aceitos por eles inclui HFC, propano e CO2”, diz.

Casos de sucesso

Não é de hoje que alto custo energético e risco de escassez forçam os gestores de plantas de refrigeração e ar condicionado a buscar novas soluções para tornar suas operações mais eficientes.

Segundo os profissionais do setor, só a substituição dos fluidos refrigerantes feitos com HCFCs por novas alternativas sintéticas ou naturais não será atrativa comercialmente nos próximos anos e deverá perder espaço para a opção pela troca de máquinas.

“Equipamentos mais novos sempre serão muito mais eficientes ano a ano, com a predominância para o avanço das tecnologias de velocidade variável e gestão de performance energética pela internet”, reforça Fabio Korndoerfer, da Recomservice.

Recentemente, a empresa especializada em manutenção de sistemas de ar condicionado e automação fez o retrofit da CAG de um shopping center localizado na zona oeste de São Paulo.

Segundo o engenheiro, a instalação dos resfriadores de líquido Carrier 30XW Aquaforce em três casas de máquinas, além da automação completa do edifício, proporcionou redução de 50% do consumo de energia elétrica no sistema de climatização do edifício.

“Os chillers de última geração substituíram máquinas ineficientes fabricadas há mais de 25 anos, e operam durante 80% do tempo de funcionamento do ar-condicionado”, explica.

Outro caso de sucesso recente é o do Shopping Flamboyant, localizado em Goiânia (GO). Após desenvolver um estudo energético, a Trane avaliou a oportunidade para tornar a planta de ar condicionado mais eficaz e desenvolveu um plano personalizado para redução do consumo de energia elétrica, aplicando equipamentos de alta eficiência e sistemas de gerenciamento automatizados.

“Com isso, o shopping alcançou economia de cerca de 36% na conta de energia”, diz Edson Ferrara, lembrando que cada empreendimento possui características próprias que irão determinar as estratégias ideais para a implantação de um projeto de modernização dos sistemas de ar condicionado.

De acordo com o gestor de serviços do fabricante de ar-condicionado, a implantação do projeto no Flamboyant começou pela troca dos equipamentos. Três resfriadores de líquido de 390 TR foram substituídos por chillers com compressores parafuso de alta eficiência energética.

Além disso, a obra foi realizada em regime de turnkey, ficando a Trane responsável por toda a execução. Na segunda fase, com o desafio de melhorar ainda mais a eficiência alcançada, foi projetado o sistema de automação, que permitiu a operação conjugada dos chillers, bombas, torres e tanque de termo-acumulação de forma otimizada.

O setor supermercadista também aposta em novas tecnologias para economizar energia. Desde meados de maio de 2017, está em funcionamento em São Paulo uma loja de um varejista francês no formato express que opera com equipamentos de refrigeração de alta eficiência HEOS, fabricados pela Carel.

“Esse sistema consiste em unidades de refrigeração plug-ins com compressores do tipo BLDC e válvulas de expansão eletrônicas instaladas sobre os expositores e condensadas por um sistema fechado de água com dry-cooler”, informa o engenheiro Marcel Nishimori.

“Além de apresentar uma redução no consumo elétrico na ordem dos 35% frente a uma loja com formato semelhante na mesma região, o índice de manutenção é mínimo, se comparado com outras tecnologias. Esse nível de confiabilidade é possível por meio de algoritmos desenvolvidos pela Carel que protegem o compressor segundo a especificação do seu envelope de operação”, diz.

Essa mesma tecnologia, agora com condensação a ar, está sendo amplamente instalada em todo o País para aplicações em balcões de congelados, informa Nishimori. “Esse formato permite ao varejista ampliar sua área de vendas de congelados sem grandes intervenções no salão de vendas”, assegura.