IA e IoT em prol da automação inteligente, monitoramento remoto e análise preditiva

À medida que a IA – Inteligência Artificial e a IoT – c continuam a evoluir, o setor de HVAC-R se beneficia com soluções cada vez mais avançadas e integradas. A automação inteligente, monitoramento remoto e a análise preditiva, por exemplo, têm o potencial de transformar completamente a forma como projetamos, operamos e mantemos sistemas de aquecimento, ventilação, ar condicionado e refrigeração, tornando-os mais eficientes, confiáveis e sustentáveis.

De acordo com Mário Henrique Canale, presidente da Asbrav (Associação Sul Brasileira de Refrigeração, Ar Condicionado, Aquecimento e Ventilação) a integração da Inteligência Artificial (IA) e Internet das Coisas (IoT), nos sistemas de HVAC-R está revolucionando o setor, abrindo caminho para uma era de eficiência energética sem precedentes e experiências de usuário personalizadas. Esta inovação representa uma mudança significativa na forma como interagimos e gerenciamos esses sistemas essenciais.

“Um dos avanços mais notáveis é a capacidade de realizar manutenção preditiva. Através da análise de dados em tempo real e do aprendizado de máquina, os sistemas podem prever falhas e problemas antes que eles ocorram, reduzindo o tempo de inatividade e os custos de manutenção. Isso não apenas prolonga a vida útil do equipamento, mas também garante que ele opere com eficiência máxima. Outra aplicação inovadora é a otimização automatizada de sistemas. Os algoritmos de IA podem ajustar continuamente as configurações de HVAC-R com base em variáveis como temperatura externa, umidade e padrões de ocupação. Isso resulta em um ambiente mais confortável para os ocupantes e, ao mesmo tempo, reduz o consumo de energia, alinhando-se com as metas de sustentabilidade. Além disso, sistemas inteligentes já são capazes de integrar perfeitamente com outras tecnologias de automação residencial e comercial. Isso permite um controle mais intuitivo e conveniente dos sistemas de climatização, melhorando a experiência geral do usuário”, explica Canale.

Hoje, o setor reconhece o potencial transformador na adoção dessas tecnologias para impulsionar a eficiência, o conforto e a sustentabilidade e espera-se que os sistemas se tornem cada vez mais inteligentes, eficientes e adaptáveis às necessidades dos usuários.

“Atualmente, a integração da Internet das Coisas (IoT) e da Inteligência Artificial (IA) em sistemas de monitoramento remoto é uma realidade. Essa integração permite a coleta de dados em tempo real, os quais são posteriormente integrados em sistemas de nuvem que consolida informações de diversos sistemas de monitoramento, utilizando a inteligência artificial para identificar problemas e aprimorar o desempenho. Essa abordagem está transformando a gestão de sistemas de HVAC-R, possibilitando o monitoramento contínuo, a implementação de manutenção preditiva e a personalização do ambiente. Como resultado, obtemos uma gestão mais estratégica, eficiente e adaptável desses sistemas, proporcionando conforto ideal aos usuários e reduzindo os custos operacionais” informa Gabriel Sartori, engenheiro de aplicação com especialidade em IoT da Carel.

Sartori destaca as aplicações do BOSS, solução de supervisão evoluída, integrando as últimas tecnologias disponíveis no mercado e explorando-as para todas as aplicações de refrigeração e ar condicionado; e do RED, que consolida informações de diversos sistemas de monitoramento, utilizando a inteligência artificial para identificar problemas e aprimorar o desempenho

Na opinião de Fabio Cardoso, diretor da Every Control, as iniciativas de Inteligência Artificial no setor de HVAC-R ainda estão em estágio inicial onde hipóteses estão sendo testadas, assim como tipos de robôs e seleção de variáveis relevantes.

“Estamos em período de aquisição e formação da base de dados para operação e refinamento futuro. Dessa forma, ainda não permitem alterações relevantes na gestão dos sistemas, mas os testes revelam resultados muito promissores para um futuro próximo. Os resultados dos nossos testes apontam para contribuições relevantes em todas as áreas da cadeia do frio, com redução do consumo energético, predição de manutenções e consequente minimização do impacto ambiental. Neste momento, nossos testes no Brasil estão em curso para câmaras frigoríficas e sistemas de ar condicionado simples”, aponta Cardoso.

Dos produtos que a Every Control oferece para aplicações de Iot e IA estão a linha EV3 292 e EV3 294 com EVLINK WIFI para câmaras frigoríficas, e os modelos NODE da linha CPRO3 de controladores programáveis para supermercados e para conforto térmico.  

Maicon Giesch, engenheiro de desenvolvimento da Full Gauge Controls, enfatiza a integração da Inteligência Artificial (IA) com os modernos controladores eletrônicos nos sistemas de HVAC-R e a transformação da maneira como esses sistemas são monitorados e gerenciados.

“Sensores e controladores eletrônicos equipados com padrões de comunicação, desempenham um papel crucial na coleta de dados em tempo real. Esses dados são então utilizados pela IA para análise e tomada de decisões inteligentes. Ao analisar grandes volumes de dados coletados por diferentes sensores, a IA é capaz de identificar padrões, correlações e tendências significativas. Essa análise matemática dos dados permite que a IA forneça insights valiosos sobre o desempenho do sistema de HVAC-R e potenciais áreas de melhoria. 

Além disso, a IA pode considerar diversas variáveis e estados de controle, levando a uma compreensão mais completa e precisa do sistema de refrigeração. Essa abordagem possibilita uma poderosa ferramenta de análise e monitoramento, permitindo uma 

gestão mais eficiente e proativa do sistema. A utilização das soluções da Full Gauge proporciona um controle abrangente e uma análise detalhada do sistema de refrigeração. Isso permite a análise eficiente de dados e a implementação de ações autônomas no sistema HVAC-R, resultando em uma operação robusta, eficiente e confiável, comenta Giesch.

A linha de produtos da Full Gauge contempla uma variedade de soluções eletrônicas com conectividade e integração com o software Sitrad. Entre os tipos de controles disponibilizados, são ofertadas soluções para controle de temperatura, umidade, pressão, grandeza elétrica, entre outros.

Áreas aplicáveis e benefícios

O IoT e a IA desempenham papéis essenciais na área de manutenção preditiva e prevenção de falhas, eficiência energética e minimização do impacto ambiental. Por meio da integração de dispositivos IoT, como sensores de temperatura e pressão, em sistemas de refrigeração, é possível coletar dados em tempo real sobre o desempenho do equipamento.

“A IA entra em cena ao analisar esses dados, identificando padrões e anomalias que podem indicar problemas iminentes. Isso permite que a equipe de manutenção intervenha antes que ocorra uma falha, reduzindo o tempo de inatividade e os custos associados. Além disso, a IoT e a IA possibilitam a otimização do consumo de energia ao ajustar automaticamente as configurações dos sistemas de refrigeração com base nas condições ambientais e na demanda de energia. Isso não apenas reduz os custos operacionais, mas também minimiza o impacto ambiental, contribuindo para uma operação mais susten-tável. O avançado sistema de monitoramento Boss exemplifica essa evolução ao permitir o recebimento de alertas diretamente nos dispositivos móveis por meio do Telegram e e-mails, proporcionando uma resposta ágil a possíveis problemas, hoje também é possível integrar qualquer controlador que tenha suporte ao protocolo de comunicação Modbus ao Gateway Wi-Fi da CAREL, que permite estabelecer uma conexão de dados com a supervisão sem a necessidade da utilização de cabos, facilitando instalações que não estejam prontas para um sistema de monitoramento. Com a integração ao sistema RED em nuvem a capacidade da IA se expande significativamente. A análise em tempo real dos dados e a identificação de padrões possibilitam melhorias contínuas no desempenho da refrigeração, identificando áreas de aprimoramento e sugerindo estratégias de otimização. Essa abordagem não apenas impulsiona a eficiência operacional, mas também reduz os custos de manutenção e energia, promovendo uma operação mais sustentável e consciente do impacto ambiental”, explica Sartori.

Segundo ele, essas tecnologias oferecem um monitoramento remoto contínuo, permitindo a detecção precoce de problemas e a previsão de falhas, o que resulta em uma redução significativa do tempo de inatividade e dos custos de manutenção. “Além disso, ao otimizar o desempenho e o consumo de energia e ao personalizar as configurações de acordo com as necessidades específicas, promovem uma operação mais eficiente, econômica e sustentável das instalações frigoríficas. No geral, o IoT e a IA capacitam os usuários a alcançar maior controle, eficiência e confiabilidade em seus sistemas de refrigeração, melhorando significativamente a qualidade e a segurança dos produtos armazenados”.

O engenheiro de desenvolvimento da Full Gauge acrescenta que o uso da IA possibilita o aprendizado e a análise em tempo real do comportamento do sistema de refrigeração.

“No caso de uma câmara fria, temos um processo que opera como um ciclo contínuo, com acionamentos e padrões de temperatura bem definidos. A IA pode comparar esse comportamento em tempo real e ao detectar desvios, alertar o usuário antecipadamente sobre possíveis problemas. Isso permite uma abordagem preventiva, onde perdas de desempenho no sistema de refrigeração podem ser observadas e corrigidas antes que se agravem. Essa perda de desempenho pode ser atribuída a diversos fatores, como condensador sujo ou obstruído, vazamento de gás, evaporador bloqueado, entre outros. Ao manter o sistema de HVAC-R otimizado, é possível reduzir significativamente o consumo de energia, o que resulta em menores gastos operacionais e uma redução no impacto ambiental associado à operação do sistema”.

Entre os benefícios, Giesch destaca:

– Otimização do processo de refrigeração: a integração de controladores e sensores permite monitorar constantemente as condições de temperatura e umidade em várias partes da instalação. Com a IA processando esses dados em tempo real, é possível ajustar automaticamente os sistemas de refrigeração para otimizar o desempenho;

– Redução no consumo de energia: Ao analisar padrões de uso e condições ambientais, a IA pode identificar oportunidades de economia de energia. Isso pode incluir ajustes na operação dos equipamentos de refrigeração e a implementação de horários de funcionamento mais eficientes, resultando em uma redução significativa nos custos operacionais relacionados ao consumo de energia;

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– Garantia das condições de armazenamento dos produtos perecíveis: com o monitoramento contínuo das condições das instalações frigoríficas, e a IA analisando os dados coletados, os usuários podem garantir que os produtos perecíveis sejam armazenados em condições ideais de temperatura e umidade. Isso ajuda a evitar perdas devido à deterioração precoce e garante a qualidade dos produtos ao longo do tempo. Além disso, a análise de dados pode ajudar a identificar problemas potenciais antes que afetem a qualidade do frio, permitindo uma intervenção rápida e eficaz.

 Realidade e desafios

Com os avanços contínuos, o Brasil está caminhando em direção a um paradigma de refrigeração inovador e inteligente que promete um impacto positivo e duradouro para o setor de HVAC-R.

“Temos inúmeros exemplos de clientes que vêm se beneficiando do uso cada vez maior do Sitrad. Na área de supermercados, por exemplo, várias lojas conseguiram zerar a perda perecíveis e conquistar economia de energia elétrica, além de otimizar os custos de operação e manutenção. Em um caso específico, em poucas horas de funcionamento do software, o encarregado da manutenção, por meio de relatórios gráficos, descobriu a origem do problema dos freezers que estava causando a perda dos sorvetes e indicou melhorias imediatas. 

Ele conseguiu identificar que a resistência de degelo não tinha capacidade de realizar o processo completamente, necessitando efetuar a troca por uma resistência mais potente. Além disso, as informações revelaram que o tempo entre o carregamento de produtos e a abertura do estabelecimento, impediam que o ambiente atingisse a temperatura desejada no período. A partir dessa informação, o supermercado passou a iniciar mais cedo o processo de carregamento do produto, permitindo que o freezer atingisse a temperatura desejada antes da chegada do cliente ao supermercado”, exemplifica Giesch.

Outro exemplo é descrito por Sartori: “Esses conceitos já são uma realidade e estão trazendo benefícios tangíveis em várias partes do mundo. Um exemplo é uma grande rede de supermercados que implementou um sistema de IoT e IA em seus sistemas de refrigeração. Com esse sistema, a rede de supermercados conseguiu uma melhor gestão dos alarmes, o que permitiu a alocação eficiente de mão de obra qualificada para resolver problemas de forma rápida e eficaz. Isso resultou em uma redução significativa do tempo necessário para diagnosticar e solucionar falhas, minimizando assim o tempo de inatividade dos sistemas. Além disso, a implementação da manutenção preditiva e preventiva permitiu aumentar a vida útil dos equipamentos como um todo. A capacidade de identificar e corrigir problemas antes que se tornem críticos ajudou a evitar falhas catastróficas e prolongar a vida útil dos equipamentos de refrigeração. Como resultado dessas melhorias, o ciclo de vida dos equipamentos ganhou uma grande melhoria, proporcionando uma operação mais eficiente e econômica para a rede de supermercados. Isso não apenas reduziu os custos de manutenção, mas também melhorou a qualidade e a segurança dos produtos armazenados, garantindo uma experiência satisfatória para os clientes”.

Apesar de seus muitos benefícios, a implementação da IA e IoT em sistemas de HVAC também traz desafios, como a necessidade de investimento inicial e treinamento especializado para gerenciar essas tecnologias avançadas. Outra questão é relacionada à privacidade e segurança dos dados coletados pelos sistemas inteligentes, que são de grande importância.

“O maior desafio é difundir sobre o potencial transformador da IoT e da IA nas operações de sistemas de refrigeração. Para muitos, esses termos podem parecer abstratos ou confusos, e o desafio é explicar de forma acessível e fácil como essas tecnologias podem fazer a diferença. Uma abordagem séria destacar os benefícios práticos que a IoT e a IA podem trazer para a eficiência operacional e a economia de custos. Por exemplo, explicar como sensores conectados podem monitorar em tempo real as condições de temperatura e umidade em uma instalação de refrigeração, enquanto algoritmos de IA podem analisar esses dados para otimizar o desempenho do sistema, prever falhas e evitar tempo de inatividade não planejado. Além disso, é importante demonstrar como a implementação da IoT e da IA pode simplificar e automatizar tarefas operacionais complexas, reduzindo a carga de trabalho da equipe e permitindo uma resposta mais rápida a problemas e necessidades do sistema. Essa abordagem educativa pode ajudar a conscientizar as pessoas sobre o valor e o impacto potencial dessas tecnologias, incentivando sua adoção e integração mais amplas nas operações de refrigeração” revela Sartori.

Giesch aponta a digitalização dos processos como ponto crucial para a implementação bem-sucedida da Inteligência Artificial nos sistemas de refrigeração e ar-condicionado.

“A adoção de controladores e sensores eletrônicos com conectividade permite a coleta de uma quantidade significativa de dados, o que é essencial para a eficácia dos algoritmos de IA na otimização do desempenho e na detecção de anomalias. Ao substituir soluções de controle mecânicas ou analógicas, como pressostatos e termostatos, por soluções digitais com conectividade, as empresas podem obter benefícios substanciais, como maior precisão e repetibilidade nos processos. A capacidade de controlar remotamente esses sistemas por meio de interfaces digitais oferece maior flexibilidade e eficiência operacional. No entanto, a mudança de cultura e a aceitação dessas novas tecnologias podem representar desafios significativos. A resistência à mudança por parte dos funcionários e a necessidade de treinamento adequado para a utilização das novas soluções são aspectos importantes a serem considerados no processo. Portanto, para superar esse desafio, é fundamental investir em programas de capacitação e conscientização, destacando os benefícios da digitalização e da adoção de tecnologias de IA nos sistemas de refrigeração e ar-condicionado. Além disso, é importante garantir que as soluções digitais escolhidas sejam robustas, seguras e compatíveis com os requisitos específicos do setor, a fim de garantir uma transição bem-sucedida para um ambiente mais digitalizado e eficiente”, conclui.