comissionamento

O Comissionamento das
Instalações Térmicas relacionado
ao Conforto Térmico e ao Consumo
Energético
Maurício Salomão Rodrigues – Somar Engenharia
Salvador – BA – 22/10/2014
OBJETIVOS:
• Apresentar o conceito descrito no
ASHRAE Guideline 0 – 2013. “THE
COMMISSIONING PROCESS”
• Apresentar casos práticos vivenciados.
AGENDA:
• Histórico de Comissionamento;
• Conhecimento Estruturado;
• Definição de Comissionamento;
• Etapas do Comissionamento;
• Estudos de Caso
HISTÓRICO:
• Em 1982 a ASHRAE montou um comitê que tinha
por objetivo documentar as boas práticas que
conduziam a entrega de projetos de acordo com os
requisitos do Proprietário;
• Em 1989 foi publicado o Commissioning Guideline
que foi revisado em 1996;
HISTÓRICO:
• Esta versão, de 2013, é o resultado da experiência
em projetos que atenderam aos requisitos do
proprietário, dos ocupantes, usuários de processos e
de operação com um alto nível de satisfação, o que
resultou em uma redução de custo para a entrega
do projeto.
Conhecimento Estruturado
Ashrae Guideline 0 - 2013 - O Processo
de Comissionamento
Ashrae Guideline
1.1 2007
Requerimentos para
CP de HVAC
Ashrae Guideline
1.4 2014
Procedimentos para
preparar Manuais de
Sistemas de
Utilidades
Ashrae Guideline
1.5 2012 CP para
Sistemas de
Controle de Fumaça
IES Guidelines 2
para Estrutura,
elétrica, Iluminação
de interiores,
tubulação, etc
NIBS Guideline 3 –
2012
Requerimentos
técnicos para o
Processo de
Comissionamento
de paredes, pisos,
forros, etc.
“Ao homem que não sabe aonde vai,
nenhum caminho lhe convém.”
Lucius Anneus Sêneca
e agora ?
para onde eu vou ?
Metodologia de Comissionamento
• MÉTODO – do grego methodos, “caminho para chegar a um fim”
• METODOLOGIA – do grego methodos + logos, “o estudo ou
conhecimento do caminho”
• COMISSIONAMENTO – tradução livre do inglês commissioning,
do latim committere (confiar), através de commissus e
commission, (cargo ou missão de confiança); por extensão, “ato
de atribuir tal cargo ou missão”; na terminologia naval, “ato de
entregar um navio ao serviço ativo”
Comissionamento
METODOLOGIA DE COMISSIONAMENTO
“O conhecimento do caminho para entregar uma
instalação ao serviço ativo.”
Comissionamento
É prepará-lo para a sua missão,
assegurando que todos os seus
equipamentos estão operacionais e que
todo o necessário para a viagem está
disponível a bordo antes da partida.
Comissionamento
O Comissionamento implementa um processo, focado
na qualidade, para verificar e documentar que o
desempenho de instalações, sistemas e conjuntos
satisfazem os objetivos e critérios definidos nos
Requisitos de Projeto do Proprietário (Intenção do Projeto
ou Especificação de Requisitos do Usuário).
2007 ASHRAE HANDBOOK
Comissionamento
Comissionamento é uma abordagem de Engenharia
bem planejada, documentada e gerenciada para
partida e transferência de sistemas e equipamentos
para o usuário final (operação), que resulta em um
ambiente funcional seguro, que atende aos
requisitos estabelecidos no projeto (design) e as
expectativas dos envolvidos (stakeholders)
ISPE – Commissioning and Qualification volume 5
Comissionamento
Comissionamento é o processo de assegurar que os
sistemas e componentes de uma edificação ou unidade
insustrial sejam projetados, instalados, testados,
operados e mantidos de acordo com as
necessidades e requisitos operacionais do
proprietário. O comissionamento pode ser aplicado
tanto a novos empreendimentos quanto a unidades
e sistemas existentes em processo de expamsão,
modernização ou ajuste.
Wikipedia, a enciclopédia livre
DEFINIÇÃO DE COMISSIONAMENTO
• É um processo orientado nas ferramentas e técnicas
da Qualidade que verifica e documenta se
instalações, sistemas e conjuntos foram planejados,
projetados, instalados, testados, operados e
mantidos conforme definido nos requisitos do
proprietário.
O que Não É Comissionamento
–
–
–
–
–
Gerenciamento do Projeto
Supervisão de Engenharia
Fiscalização de Obra
Atividades de (Pré &) Start-up
Testes e Ajustes do Sistemas
– PROCESSO CRIADO PELO LEED®
Papel do Comissionamento
O Comissionamento é portanto o processo de Garantia da
Qualidade do edifício e como tal deve ser tratado:
Desvinculado da PRODUÇÃO (se reporta diretamente ao
empreendedor).
Determina as metas do desempenho esperado
previamente à construção (OPR - metas mensuráveis).
Desenvolve a metodologia para medição e verificação do
desempenho.
Deve acompanhar todas as etapas do processo para
assegurar a qualidade em cada uma delas.
O Conceito de Sustentabilidade
Sustentabilidade Requer uma Nova Cultura:
• Projetos integrados e comprometidos com a
concepção .
• Projeto desde a concepção até a ocupação.
• Gerenciamento da implantação com foco não
apenas na entrega, nem na qualidade da obra, mas
com o foco no desempenho sustentável.
• O objetivo final deve ser a operação sustentável.
Estrutura do Projeto no LEED®
• Requisitos de Projeto do Proprietário - OPR
• Comissionamento - Desde o Pré-Projeto
(Concepção)
• Bases de Projeto - BoD
• Simulação – Ferramenta para o BoD
• Manuais dos Sistemas – Documentação para
Pós Ocupação
O Proprietário sabe o que quer?
 Os clientes normalmente sabem exatamente o que NÃO
precisam, depois de ver o produto;
 Mesmo quando dizem que sabem o que precisam, a
informação deve ser vista, revista, e revista, e revista ....
 À medida que o produto se desenvolve (fica mais tangível), os
clientes vêem novas possibilidades e tentam mudar o projeto;
 Seu projeto fracassará se o produto não for corretamente
utilizado ou não atender as especificações de seu cliente.
COMISSIONAMENTO - OPR
OPR – “Owner’s Project Requirements” ou
Requisitos de Projeto do Proprietário,
explicita a intenção do Projeto, o desejo do
proprietário, contem de forma clara e
quantificada os requisitos mínimos que
definirão o sucesso do Projeto segundo a
perspectiva do Proprietário.
FASES DO PROJETO E AS
ATIVIDADES DE
COMISSIONAMENTO
Pré desenho e
especificações
Desenho e
especificações
Construção
Ocupação e
Manutenção
COMISSIONAMENTO - OPR
• Deve quantificar os requisitos;
• Deve incluir parâmetros e critérios de comparação
com outros projetos semelhantes (benchmarks);
• Deve estar pronto na fase de Pré desenho e
especificações;
• Este documento é a base para as verificações de
Comissionamento.
FASE DE PRÉ DESENHO E
ESPECIFICAÇÕES
• É a fase em que o OPR é desenvolvido e definido;
• O escopo e o Budget de comissionamento são
identificados;
• Desenvolve-se o Plano de comissionamento inicial;
• Aprovação das atividades do processo de
comissionamento;
• Revisa e verifica a lista de Lições aprendidas de
outros projetos.
ASHRAE
Guideline 1.1 – 2007
OPR
ASHRAE
Guideline 1.1 – 2007
Cx Plan
FASE DE DESENHO E
ESPECIFICAÇÕES
• Nesta fase os requisitos definidos no OPR são traduzidos em
documentos e especificações para construção do Projeto.
• As atividades de comissionamento devem incluir:
– Verificação do documento BoD (Bases of Design);
– Atualizar o Plano de Comissionamento;
– Desenvolver os requerimentos de Comissionamento que
serão inseridos nos documentos e especificações para
construção;
FASE DE DESENHO E
ESPECIFICAÇÕES
– Desenvolver a lista de verificação da construção e
montagem;
– Definir o escopo e o formato do Manual da
instalação;
– Definir os requerimentos de treinamento;
– Aceitação das atividades de comissionamento
desta fase.
ASHRAE
Guideline 1.1 – 2007
BoD
FASE DE CONSTRUÇÃO
• No final desta fase os sistemas e seus componentes
deverão estar serão instalados, inspecionados e
testados sendo que os resultados devem estar de
acordo com o OPR.
• As atividades de comissionamento são:
– Atualização do OPR;
– Atualização do Plano de Comissionamento;
FASE DE CONSTRUÇÃO
– Verificar se os documentos executivos atendem ao OPR;
– Desenvolvimento de Planos de teste;
– Verificação dos sistemas e montagens estão de acordo
com o OPR;
– Entrega do Manual do Sistema;
– Verificação do treinamento da equipe de operação e
manutenção;
– Aceitação das atividades de comissionamento desta fase.
FASE DE OCUPAÇÃO E
OPERAÇÃO
• Durante esta fase ocorre a entrega final do Projeto.
• O Comissionamento desta fase deve continuar até, pelo
menos, o termino do período de garantia contratual.
• Entre as atividades de comissionamento temos:
– Utilizar o conhecimento da autoridade de
comissionamento para minimizar os chamados de
fornecedores (redução de custo);
FASE DE OCUPAÇÃO E
OPERAÇÃO
– Auxiliar na elaboração de um guia prático para
operação e manutenção dos sistemas e
componentes instalados;
– Completar os testes sazonais;
– Documentar as lições aprendidas deste Projeto;
– Aceitação das atividades de comissionamento
desta fase.
ASHRAE
Guideline 1.1 – 2007
Systems Manuals
Comissionamento e
Índices de Desempenho
Benefícios do
Comissionamento
Redução do Consumo de
Energia
Redução de Problemas
Operacionais
Melhoria da QAI
Índice de Desempenho
Custos de Energia Comparados com
um Valor de Referência.
Dia a Dia “Normal” da Equipe de
Operação. Foco no Desempenho
Medições dos Indices de (CO2,
VOCs, Agentes Microbiológicos)
Melhoria no Conforto
Reclamações dos Usuários, Índices
Térmico e na Produtividade de Produtividade
Resultados da Otimização de um
Edifício de Alto Desempenho
Valor da Produtividade (Salários) :
US$ 3500,00/ m2/ ano
Melhoria de 2% na Produtividade :
US$ 70,00/ m2/ ano
Custo TOTAL de Energia :
US$ 18,00 – 28,00/ m2/ ano
Problemas Comuns nas Instalações
Os Edifícios não rendem o desempenho esperado
porque...
Há perda de informações desde o Projeto até a Operação.
Operadores recebem documentação insuficiente.
Os Edifícios são mais complexos (BMS, VFDs, VAVs).
Falta de treinamento à equipe de operação.
Operadores gastam mais tempo “tentando” minimizar as
reclamações.
By Mary Ann Piete - Lawrence Berkeley National Laboratory
Problemas Comuns nas Instalações
Os Edifícios não rendem o desempenho esperado
porque...
Quem instalou HVAC não foi o mesmo que forneceu o
sistema de controle e o TAB foi contratado junto com a
instalação.
Automação Incompleta quando Comparada com a
Concepção do Projeto :
•
•
•
•
Equipamentos Operando Desnecessariamente.
Chillers não Integrados à Automação.
Sensores e VAVs Não Aferidos Fisicamente.
Lógicas Padrões Não Otimizadas Para Aquele Edifício.
By Mary Ann Piete - Lawrence Berkeley National Laboratory
Problemas Comuns nas Instalações
Os Edifícios não rendem o desempenho esperado
porque...
Alterações Drásticas de “Lay-Out” no Ambiente.
Alteração da Carga Interna.
Alteração da Temperatura de “Conforto”.
Alteração dos Horários de Operação.
Alteração de Várias Condições de Operação dos
Equipamentos do Sistema.
By Mary Ann Piete - Lawrence Berkeley National Laboratory
Estudo de Caso - Erros de
medição causados por difusores
VAC
A
B
C
D
•Duto principal de chapa
galvanizada;
•Dutos flexíveis interligam o duto
principal às caixas dos difusores;
•VAC é um regulador automático
para vazão constante;
•Os difusores são de fabricação
Trox, modelo VDW (alta
indução);
Problema encontrado
• Diferenças significativas entre as leituras de vazão
de ar obtidas por dois balômeters de modelos APM
150 e EBT 721, com certificados de calibração
válidos;
DIFUSORES
Vazão de
projeto (m3/h)
Vazão APM
150 (m3/h)
Vazão EBT 721
(m3/h)
A
615
550
920
B
C
D
615
615
625
2470
600
660
470
2280
-7,7%
860
790
810
3380
36,8%
SOMATÓRIO
DIFERENÇAS
48%
• Leitura com tubo de Pitot no duto principal:
DIFUSORES
Vazão de
projeto
(m3/h)
Vazão com
tubo de Pitot
Vazão APM
150 (m3/h)
Vazão EBT
721 (m3/h)
SOMATÓRIO
2470
2785
2280
3380
-18,1%
21,4%
DIFERENÇAS
48%
• Leitura com aletas defletoras do difusor na
posição horizontal:
DIFUSORES
Vazão de
projeto
(m3/h)
Vazão com
tubo de Pitot
Vazão APM
150 (m3/h)
Vazão EBT
721 (m3/h)
SOMATÓRIO
2470
2785
2477
2865
-11,1%
2,9%
DIFERENÇAS
16%
• Leitura com retificador de fluxo no
balometer:
DIFUSORES
Vazão de
projeto
(m3/h)
Vazão com
tubo de Pitot
Vazão APM
150 (m3/h)
Vazão EBT
721 (m3/h)
SOMATÓRI
O
2470
2845
2680
2821
-5,9%
1,3%
DIFERENÇAS
5%
Estudo das estufas de secagem de
fibra de vidro que apresentam
diferença de eficiências
OBJETIVO:
• Investigar a causa da diferença de
eficiência observada nas estufas.
HISTORICO
• Em um processo de fabricação de fibra de vidro existe a
necessidade de uma etapa de secagem. Esta secagem ocorre
em estufas que operam com ar aquecido por trocador de calor
que queima gás natural ou GLP.
• Um ventilador promove a movimentação do ar pela estufa em
série com o trocador de calor.
• Existe uma tomada de ar externo que recebe ar de um
recuperador de calor de um outro processo.
• O Cliente possui 8 estufas, sendo que quatro delas entregam os
produtos na condição desejada em ciclos de secagem menores
do que as outras quatro.
TEMPO (h)
18:00
17:00
16:00
15:00
14:00
13:00
12:00
11:00
10:00
09:00
08:00
07:00
06:00
60
05:00
04:00
03:00
02:00
01:00
00:00
23:00
22:00
21:00
20:00
19:00
18:00
17:00
TEMPERATURA (ºC)
TEMPERATURA DO PRODUTO E DA ESTUFA "C"
150
140
130
120
110
100
90
80
70
NO PRODUTO DA ESTUFA C
50
NO CARRINHO ESTUFA C
40
30
20
10
0
TEMPERATURAS DO PRODUTO E DA ESTUFA "D"
150,0
140,0
130,0
120,0
110,0
90,0
80,0
70,0
NO PRODUTO DA ESTUFA D
60,0
NO CARRINHO ESTUFA D
50,0
40,0
30,0
20,0
10,0
TEMPO (h)
0:00
23:00
22:00
21:00
20:00
19:00
18:00
17:00
16:00
15:00
14:00
13:00
12:00
11:00
10:00
9:00
8:00
7:00
6:00
5:00
4:00
3:00
2:00
1:00
0,0
0:00
TEMPERATURA (ºC)
100,0
TEMPETATURAS DE PRODUTO E DAS ESTUFAS "C" E "D"
160,0
140,0
100,0
NO PRODUTO DA ESTUFA D
NO PRODUTO DA ESTUFA C
80,0
NO CARRINHO ESTUFA D
NO CARRINHO ESTUFA C
60,0
40,0
20,0
TEMPO (h)
0:00
23:00
22:00
21:00
20:00
19:00
18:00
17:00
16:00
15:00
14:00
13:00
12:00
11:00
10:00
9:00
8:00
7:00
6:00
5:00
4:00
3:00
2:00
1:00
0,0
0:00
TEMPERATURA (ºC)
120,0
DESENVOLVIMENTO DOS
SERVIÇOS:
•
•
•
•
Leitura da vazão de ar de recirculação;
Leitura da vazão de ar externo;
Coleta de documentos e informações;
Cálculo da potência calorífica
disponível;
• Análise dos resultados.
Leitura da vazão de ar:
• A vazão de ar de recirculação está correta nos dois
casos;
• A vazão de ar externo para a estufa de C é o dobro da
vazão prevista no projeto;
• A vazão de ar externo para a estufa D é praticamente
nula (zero);
Calculo da potencia calorífica
disponível:
• POTENCIA TRANSFERIDA PARA O
AR DO RECUPERADOR: 191kW.
Massa de água média retirada
em um ciclo de 24 horas:
• em cada estufa retiramos
aproximadamente 1560kg, ou 1560 litros
de água.
Calor necessário para
evaporar a água do produto
em um ciclo:
• 4.397.947kJ, o que equivale a potência
de 135kW em 9 horas de ciclo de
secagem
DIVIDIR O CICLO EM CINCO
ETAPAS
• ETAPA "A": Aquecimento da estufa;
• ETAPA "B": Aquecimento do produto
após a estufa atingir sua temperatura
de trabalho;
• ETAPA "C": Período de secagem do
produto;
• ETAPA "D": Período de pósaquecimento do produto;
• ETAPA "E": Período de cura da resina.
CICLO DE SECAGEM DA ESTUFA
TEMPERATURA DO PRODUTO E DA ESTUFA "C"
150,0
140,0
130,0
NO PRODUTO DA ESTUFA C
120,0
NO CARRINHO ESTUFA C
Etapa "A"
Aquecimento
da estufa
110,0
51 por. Méd. Móv. (NO CARRINHO
ESTUFA C)
90,0
80,0
Etapa "D"
Aquecimento
do porduto
para cura da
resina
70,0
60,0
Etapa "B"
Aquecimento
do produto
50,0
Etapa "C"
Secagem do
produto
40,0
30,0
Etapa "E"
Cura da resina
20,0
10,0
TEMPO (h)
0:00
23:00
22:00
21:00
20:00
19:00
18:00
17:00
16:00
15:00
14:00
13:00
12:00
11:00
10:00
9:00
8:00
7:00
6:00
5:00
4:00
3:00
2:00
1:00
0,0
0:00
TEMPERATURA (ºC)
100,0
Avaliação dos resultados
O duto de ar externo estava obstruído
com uma chapa impedindo o fluxo de
ar;
A falta de ar externo exige que o ciclo de
secagem seja maior em pelo menos 6
horas (33% maior);
Economia de energia é significante;
O aumento da produtividade é muito mais
representativo.
TEMPO DAS ETAPAS PARA ESTUFAS COM AR DE RECUPERADOR ("C") E SEM AR DE
RECUPERADOR ("D")
14
12
10
8
TEMPO (h)
6
4
2
ESTUFA "C" (h)
ESTUFA "D" (h)
0
AQUECIMENTO
DA ESTUFA
SECAGEM
ETAPAS
CURA DA
RESINA
CONCLUSÕES:
• A vazão de ar externo deve ser
garantida em todas as estufas;
• É possível otimizar-se os tempos dos
ciclos das estufas com pequenas
implementações adicionais.
•DÚVIDAS???
Obrigado
Engº Maurício Salomão Rodrigues
Somar Engenharia
(11)3763.6964
[email protected]
Parte deste material foi elaborado pelo Eng.
Leonilton Tomaz Cleto – Yawatz Engenharia