Quando são necessários serviços de engenharia em edifícios comerciais?

4. Juni 2024 Roberto Magalhães

Os edifícios comerciais dependem de vários sistemas para funcionar corretamente e incluem equipamentos como luminárias, unidades de tratamento de ar, compressores, caldeiras e bombas. Para garantir alto desempenho e proporcionar segurança aos ocupantes, o Departamento de Edifícios da Cidade de Nova Iorque exige que os edifícios comerciais cumpram uma série de códigos de construção, conforme mostrado abaixo:

Código de encanamento de Nova York
Código Mecânico de Nova York
Código de gás combustível de Nova York
Código de construção de Nova York
Código de Conservação de Energia de Nova York

Contratar os serviços de engenheiros qualificados é a melhor forma de garantir a conformidade com o código. No caso de edifícios novos e de grandes renovações de edifícios existentes, isto geralmente não é um problema porque a conformidade com o código é obrigatória antes de o edifício poder começar a funcionar. Por outro lado, os sistemas nos edifícios existentes podem deteriorar-se ao longo do tempo, ficando abaixo dos padrões mínimos estabelecidos pelos códigos aplicáveis; as consequências disto podem incluir diminuição do desempenho, custos mais elevados de operação e manutenção e condições de risco para os ocupantes.

Mesmo que os sistemas prediais estejam funcionando corretamente, uma avaliação pode ajudar a detectar áreas de oportunidade para melhorar o desempenho; o ditado que diz “se não está quebrado, não conserte” não se aplica aqui, uma vez que a tecnologia está em constante evolução e sempre há oportunidades para melhorar os sistemas construtivos.

1) Instalações de Iluminação em Edifícios Comerciais

As instalações de iluminação estão entre os sistemas mais importantes em edifícios comerciais, pela simples razão de que é necessária uma visibilidade adequada para a actividade comercial e a segurança humana. A seguir estão alguns problemas comuns de iluminação que podem diminuir a produtividade e comprometer a segurança, exigindo a atenção de um engenheiro:

Lâmpadas tremeluzentes – Uma fonte de luz tremeluzente pode distrair extremamente em ambientes comerciais, causando também fadiga visual. Este problema tende a ser mais comum com lâmpadas fluorescentes mais antigas alimentadas com reatores magnéticos, embora as fontes de luz modernas também possam ser afetadas, especialmente se houver problemas de qualidade de energia. Se sua instalação tiver lâmpadas tremeluzentes, peça a um engenheiro que as inspecione para determinar a causa exata.
Zumbido – Isso também pode causar distração e é especialmente comum com reatores magnéticos, que são usados com lâmpadas HID e tubos fluorescentes mais antigos. O zumbido e a oscilação geralmente ocorrem juntos.
Distorção de cor – Isso normalmente sinaliza problemas com o reator, portanto, você deve fazer uma inspeção se notar alterações na saída de cores das luminárias. Por exemplo, lâmpadas de iodetos metálicos tendem a parecer verdes quando o capacitor em seu reator é deficiente.
Falhas frequentes de lâmpadas – As lâmpadas têm uma vida útil finita, mas normalmente é de cerca de 10.000 horas para lâmpadas MH e CFL e de cerca de 20.000 horas para lâmpadas fluorescentes. Se as lâmpadas queimarem com frequência, isso pode significar que você tem problemas de fornecimento de energia e, se isso acontecer com frequência em uma luminária específica, o reator provavelmente estará danificado.

Independentemente dos problemas no seu sistema de iluminação, a melhor abordagem é deixar um profissional resolver o problema. Às vezes, muitos fatores interagem entre si e a relação entre eles pode não ser evidente.

Atualizando instalações de iluminação

Claro, você também pode entrar em contato com profissionais se quiser atualizar seu sistema de iluminação. Em geral, existem três tipos de melhorias que você pode realizar:

Reduzindo o consumo de energia, o que economiza dinheiro ao reduzir as contas de energia.
Melhorar a distribuição óptica e a qualidade da iluminação.
Tornando a iluminação mais inteligente com sensores e controles automáticos.

Claro, há casos em que todas as três atualizações podem ser realizadas de uma só vez. Suponha que você tenha uma instalação com lâmpadas fluorescentes de primeira geração que são trocadas manualmente e diretamente visíveis. Se esta instalação for atualizada com troffers LED integrados controlados por sensores de ocupação, todos os benefícios disponíveis podem ser alcançados simultaneamente:

Economizando dinheiro: O uso de luminárias LED reduz a potência de entrada e o uso de sensores de ocupação reduz o tempo total que as luzes ficam acesas. Por exemplo, se você utilizar luminárias que consomem 50% menos energia e reduzir suas horas de uso para 80% com automação, seu consumo de energia será de apenas 40% do que a instalação original exigia.
Eliminação do brilho: Os tubos fluorescentes expostos são substituídos por troffers que otimizam a distribuição da iluminação. Isso torna os ambientes internos mais atraentes e aumenta a concentração.

Resumindo, você deve entrar em contato com um profissional ou empresa de engenharia sempre que tiver problemas de iluminação ou se quiser identificar áreas de oportunidade para melhorar seu sistema atual. As atualizações de LED na cidade de Nova York normalmente são elegíveis para descontos – certifique-se de não perder esses incentivos em dinheiro.

2) Sistemas HVAC Comerciais

As instalações de aquecimento, ventilação e ar condicionado estão entre os maiores e mais complexos sistemas em edifícios comerciais. Seu principal objetivo é manter a temperatura e a umidade dentro de uma faixa confortável para o ser humano, ao mesmo tempo que renova constantemente o ar no interior do edifício; portanto, o mau funcionamento dos sistemas HVAC não só causa desconforto, mas também degrada a qualidade do ar interior e pode trazer problemas de saúde. Se alguma das seguintes condições for encontrada em um edifício comercial, é recomendável entrar em contato com um engenheiro de HVAC ou empresa de consultoria:

Temperatura interna inadequada.
Temperatura da água inadequada ou flutuante, no caso de sistemas de aquecimento de água.
Umidade ou secura excessiva: Ambas as condições são prejudiciais ao conforto e à saúde. A umidade também leva à formação de mofo, o que degrada a qualidade do ar interno.
Ambiente com correntes de ar: normalmente causado por dimensionamento inadequado de dutos ou ventiladores, ou uma combinação de ambos.
Dutos barulhentos: essa condição geralmente anda de mãos dadas com correntes de ar e tende a ter as mesmas causas.
Cheiros desagradáveis/de combustão: Os cheiros desagradáveis geralmente indicam que o sistema de ventilação não está funcionando corretamente; por exemplo, a pressão negativa pode atrair odores das áreas de serviço ou do exterior. Se houver cheiro de gases de combustão, é necessária atenção imediata, mesmo que não haja fumaça visível – os gases de combustão podem ser letais em espaços fechados.

Atualizando instalações HVAC

Há uma ampla gama de possíveis atualizações que podem ser realizadas em um sistema HVAC comercial, mas isso também pode causar confusão. No entanto, você pode determinar o que funciona melhor para o seu edifício com serviços de consultoria. A seguir estão algumas opções comuns:

Atualizando equipamentos específicos: Existem atualizações disponíveis para quase todos os equipamentos HVAC. Por exemplo, um chiller e sua torre de resfriamento podem ser atualizados para versões mais modernas com controle de velocidade variável, maior eficiência e recursos de automação.
Automação e controle: Há ocasiões em que os equipamentos existentes oferecem alto desempenho, mas todo o potencial não está sendo alcançado devido à operação inadequada. Nestes casos, sensores e dispositivos de controle podem ser adicionados/atualizados, otimizando a instalação de HVAC em tempo real.
Atualizações no nível do sistema: Às vezes, toda a instalação HVAC usa tecnologia desatualizada e o desempenho pode ser aumentado drasticamente com a atualização de todo o sistema. A principal desvantagem desta abordagem é que pode ser muito cara; no entanto, se uma grande renovação for realizada em breve, é uma grande oportunidade para uma atualização do sistema HVAC. Um exemplo de atualização de HVAC em nível de sistema seria substituir uma instalação antiga de quatro tubos por um sistema de fluxo de refrigerante variável (VRF) ou bomba de calor de fonte de água.

O HVAC é normalmente a maior despesa energética num edifício comercial, por vezes excedendo todas as outras despesas energéticas combinadas. Conseqüentemente, atualizações que melhoram o desempenho do HVAC tendem a ser muito atraentes do ponto de vista financeiro.

3) Sistemas de bombeamento

Prédios comerciais altos normalmente usam um sistema de bombeamento porque a água da concessionária local não consegue atingir os níveis mais elevados com a pressão na qual é fornecida. As bombas também são necessárias para sistemas de sprinklers contra incêndio e para qualquer configuração de HVAC onde a água é usada para transportar calor.

Existem duas condições principais que podem danificar gravemente os componentes do sistema de bombeamento: golpe de aríete e cavitação. Se não forem controlados, a vida útil do equipamento é reduzida drasticamente.

O golpe de aríete ou choque hidráulico ocorre quando o fluxo de água é forçado a mudar de direção ou parar repentinamente, causando picos de pressão que se propagam por toda a instalação, podendo danificar o equipamento. O golpe de aríete pode ser detectado pelo ruído que produz e as falhas nas válvulas podem se tornar frequentes. É possível mitigar o golpe de aríete com medidas de amortecimento, como tanques de alívio de pressão, ou controlando as partidas e paradas das bombas para que não haja variações repentinas na vazão.
A cavitação ocorre quando a pressão da água fica baixa o suficiente para que se formem bolhas no fluxo. Essas bolhas produzem ondas de choque localizadas à medida que entram em colapso e podem potencialmente danificar o equipamento. Os impulsores das bombas são particularmente vulneráveis à cavitação, uma vez que as suas pás provocam uma queda de pressão localizada à medida que a água acelera em torno das suas bordas.

Se os componentes do sistema de bombeamento falharem frequentemente num edifício comercial, estes dois factores são frequentemente a causa; a instalação deve ser avaliada por um profissional qualificado.

Melhorando o desempenho do sistema de bombeamento

Tal como acontece com as instalações de iluminação e HVAC, existem muitas oportunidades de poupança de energia nos sistemas de bombagem. A seguir estão algumas medidas comumente sugeridas:

Atualizações de motor: Como as bombas normalmente funcionam com horários estendidos, a atualização para um motor de alta eficiência pode gerar um retorno do investimento atraente.
Controle de velocidade da bomba: As despesas de bombeamento podem ser reduzidas consideravelmente se o fluxo for modulado com um acionamento de velocidade variável em vez de válvulas.

Embora as bombas geralmente consumam menos energia do que os sistemas HVAC, a sua contribuição para as despesas totais de energia é, no entanto, significativa. Além disso, considere que os sistemas de bombeamento e HVAC geralmente funcionam juntos, por exemplo, em sistemas AC que usam chillers resfriados a água ou bombas de calor de fonte de água. Os dois sistemas podem alcançar sinergia se forem atualizados simultaneamente.

4) Melhorias Gerais no Edifício

Quando um edifício comercial tem gastos energéticos excessivos, as atualizações de sistemas individuais podem ajudar significativamente, mas para alcançar o melhor resultado é também necessário atualizar o próprio edifício. Existem três áreas principais de oportunidades nas quais um profissional ou empresa de engenharia pode ajudá-lo.

Construindo atualizações de envelope

A envolvente do edifício deve cumprir três funções principais:

Proporcionar estanqueidade ao ar, de modo que o único ar que entra e sai do edifício seja o ar bombeado pelo sistema de ventilação.
Proporcionando uma barreira térmica entre o edifício e a sua envolvente, mantendo o calor no interior durante o inverno e no exterior durante o verão.
Permitindo a entrada de luz solar no edifício, mas também minimizando o ganho de calor devido à radiação solar.

As atualizações da envolvente dos edifícios têm o objetivo de melhorar o desempenho nestas três áreas, mas podem ser muito caras. No entanto, o custo líquido é reduzido significativamente quando estas medidas são implementadas durante a construção inicial ou durante uma grande renovação.

Energia renovável

Como a energia é cara na cidade de Nova Iorque, a geração local com sistemas de energia renovável pode ser uma opção atraente. As tecnologias com maior potencial em edifícios comerciais são as seguintes:

Matrizes solares fotovoltaicas
Aquecedores solares de água
Sistemas de células de combustível
Bombas de calor geotérmicas
Turbinas eólicas de pequena escala
Aquecimento de biomassa

A energia solar pode não parecer atraente à primeira vista em Nova York, já que o estado não é dos mais ensolarados. Porém, são tantos os incentivos fiscais que compensam a falta de luz solar. Combinado com as altas tarifas de eletricidade, isso transforma a energia solar em um investimento sólido.

Sistemas de gestão predial

Os aparelhos energeticamente eficientes reduzem o consumo total de energia, enquanto os sistemas de energias renováveis permitem que os edifícios gerem energia no local. Isto pode ser complementado com sistemas de gestão predial (BMS), que podem gerir a energia para que seja consumida quando o custo for mais baixo, sem causar desconforto ou incómodo aos ocupantes.

As empresas de serviços públicos cobram taxas mais elevadas quando a rede está a registar picos de procura, mas um BMS pode monitorizar esta situação e desviar o consumo de energia desses horários. Isto proporciona economia de dinheiro mesmo que o consumo total permaneça o mesmo.
Os consumidores comerciais de energia são cobrados por picos individuais de demanda, independentemente de eles ocorrerem. Um BMS também pode mitigar ou eliminar estes picos.
Um BMS pode decidir a melhor forma de utilizar a produção dos sistemas de energia renovável: Deverá ser vendida à concessionária, consumida imediatamente ou armazenada para uso posterior?

Observações Finais

Os edifícios comerciais podem melhorar significativamente o seu desempenho com uma avaliação feita por engenheiros qualificados. É possível detectar e corrigir problemas que afectam as instalações existentes, ao mesmo tempo que se encontram áreas de oportunidade para poupar energia ou melhorar o conforto. Os melhores resultados são alcançados quando os sistemas prediais são abordados simultaneamente, pois é possível detectar interações entre eles, bem como oportunidades de sinergia.