Implantação de sistemas de HVAC: etapas, problemas comuns e soluções para eficiência energética

O Portal Boas Práticas ouviu especialistas no assunto. Veja as dicas para evitar problemas antes, durante e após o start up.

 

 

As rígidas exigências quanto  aos níveis de temperatura, umidade relativa, partículas em suspensão, diferencial de pressão e renovação de ar, dentre outros parâmetros, fazem da implantação de sistemas de HVAC um dos principais desafios dos projetos das indústrias farmacêuticas.

Os tipos de sistemas normalmente projetados para as farmacêuticas e correlatas variam de acordo com o tamanho da instalação e com os requisitos que a mesma deve atender. Segundo o engenheiro Alexandre L. Zanardo, diretor técnico da Anthares Soluções em HVAC, podem ser utilizados sistemas de expansão direta para pequenas instalações e sistemas de expansão indireta (água gelada) para as maiores. “Não existe uma regra, pois tudo depende das condições exigidas para os ambientes, como classe de limpeza do ar, filtragem, pressurização, temperatura e umidade relativa, número de renovações do ar no sistema, número de movimentações do ar na sala, etc”, afirma.

Silvio Costa, gerente de operações  da Neu Luft, engenheiro com 18 anos de experiência na área de HVAC para área de saúde e salas limpas, ressalta que, devido à legislações vigentes, principalmente a RDC 17/2010 e o novo Guia da Qualidade para Sistemas de Tratamento de Ar e Monitoramento Ambiental na Indústria Farmacêutica lançado esse ano, há alguns parâmetros pré-definidos para condições ambientais. “Sistemas com 100% de renovação de ar, sistemas com classificações de ar mais apuradas, sistemas com exaustões de ar localizadas, necessidades de estágios de filtragem na exaustão, áreas com níveis de biossegurança, sistemas com controles rígidos de umidade relativa (≥35%) são alguns exemplos utilizados”, diz.

Etapas de instalação
A primeira etapa de instalação de sistemas de ar condicionado tipicamente usados em indústrias farmacêuticas e correlatas é a elaboração, pelo cliente, dos requisitos do usuário (RU). Esta é a etapa mais importante, pois dará todas as direções para o projeto do sistema. “É neste documento que são definidas todas as condições dos ambientes que o sistema de climatização deverá atender e se o mesmo não for bem claro, não será possível obter-se um resultado satisfatório quando a instalação estiver  concluída”, diz Zanardo.

Após essa etapa, é elaborado um projeto conceitual, onde são definidos no layout do prédio quais salas podem ser atendidas por um mesmo sistema. “Neste ponto já existe uma preocupação com a contaminação cruzada através do sistema de distribuição de ar. Dentro do projeto conceitual, é elaborado o cálculo de carga térmica dos sistemas, o desenho com os sentidos de fluxo de ar entre salas (pressurização) e os fluxogramas de ar, água gelada e de controle”, afirma o diretor da Anthares.

O engenheiro da Anthares – especialista em gerenciamento de equipe de comissionamento de sistemas de ar condicionado, gerenciamento do processo e execução do comissionamento de sistemas de climatização e refrigeração, incluindo análise de desempenho de equipamentos, e gerenciamento do processo de qualificação de áreas limpas, incluindo a elaboração e execução de protocolos de qualificação –  conta que também são dimensionados os equipamentos, em função das vazões, eficiência de filtragem e cargas térmicas. “Nesta etapa devem ser definidas também as lógicas de automação e controle, com um descritivo claro e detalhado de como o sistema deve operar, o que deve controlar e quais alarmes e falhas devem ser relatados”, explica.

A terceira etapa é um projeto executivo detalhado, que deve conter os desenhos executivos e dados de seleção dos equipamentos, desenhos de caminhamento das redes de dutos de ar, desenhos da rede hidráulica e de automação e controle. Deve conter também os projetos dos painéis elétricos e de automação dos sistemas.

Uma vez concluída a etapa do projeto, normalmente inicia-se a instalação das redes de dutos e difusores, que é a mais longa do projeto pois envolve a fabricação dos dutos, verificação de interferências e os devidos ajustes. “Durante a instalação dos dutos, são recebidos os equipamentos e quadros elétricos e de automação, que serão instalados na sequência”, conclui Zanardo.

Requisitos de projeto e os cuidados no decorrer da instalação
Segundo Zanardo, os principais requisitos de projeto são: classe de limpeza dos ambientes, pressurização, filtragem do ar, número de movimentações de ar por hora das salas, número de renovações de ar (ar externo), temperatura e umidade relativa dos ambientes e filtragem do ar de exaustão.

O engenheiro Marcos Antonio Vargas Pereira acrescenta: “Quanto à instalação, para que corra normalmente é desejável um processo de comissionamento e fiscalização das instalações”.

O diretor técnico da Anthares ressalta que a execução de uma instalação é sempre muito dinâmica, com diversas disciplinas trabalhando ao mesmo tempo. “Além disso devemos lembrar que existe geração de muita poeira durante a obra. Por isso deve-se dar atenção especial à proteção, contra contaminação que ocorre na obra, dos dutos, equipamentos e filtros”, explica.

Zanardo destaca ainda que os dutos de ar devem ser testados quanto a vazamentos, pois estes deverão garantir que toda a vazão de ar gerada nas unidades de tratamento de ar cheguem às salas, garantindo a pressurização dos ambientes e a manutenção das condições exigidas nas salas. “O armazenamento dos filtros  deve receber cuidado especial, pois se armazenados de forma inadequada os mesmos podem sofrer contaminação e/ou dano físico, provocando inutilização e perda de todo o lote comprado para a instalação”, acrescenta.

Silvio Costa, gerente de operações  da Neu Luft, também ressalta que uma boa instalação inicia-se nas definições fornecidas pelo usuário. Segundo ele, com a definição do conceito, inicia-se em parceria com o cliente final a elaboração de todo o projeto, podendo ser dividido em conceitual, básico e executivo.” Para esse projeto, as BPE (boas práticas de engenharia) recomendam que haja uma qualificação desta documentação gerada”, afirma.

Costa afirma que, basicamente, um projeto é composto pelos seguintes documentos: RU, cálculos de carga térmica, desenhos conceituais de pressão dos ambientes e classes de limpeza, fluxogramas de ar, folhas de dados dos equipamentos, memorial descritivo do sistema, plantas que contenham o encaminhamento dos dutos de ar, hidráulica, elétrica, cortes e elevações, planta detalhada da sala de máquinas, desenhos típicos por disciplina, etc.

“Atualmente, uma empresa projetista ou instaladora não pode mais se preocupar somente com seu sistema ou somente em sua disciplina. É necessário procurar falar a língua do cliente final, participando e procurando o entendimento do seu processo”, alerta.

Com relação aos requisitos de projeto, o mais importante, na visão de José Antônio Correa Scandiuzzi Ferreira, da Fluxo Engenharia, é ter conhecimento das necessidades do produto que será produzido com relação ao sistema de ar condicionado e as legislações que envolvem o processo. “Com relação à instalação,  o instalador deverá observar bem as solicitações do projeto principalmente as contidas em seu memorial descritivo. Os mais relevantes são os cuidados com a assepsia e estanqueidade de dutos, instalação de elementos de balanceamento de boa qualidade, testes exigidos, etc”, diz.

Problemas comuns
Um dos principais problemas (recorrentes) no decorrer do processo de instalação é o vazamento da rede de dutos de ar. Zanardo explica que o processo ideal de fabricação da rede de dutos deveria contemplar inicialmente a montagem e teste de um protótipo em bancada, na obra. Essa ação indicaria a eventual existência de falhas no processo de montagem do duto, (uma região onde faltou a aplicação de selante, um ponto onde deve-se dar maior aperto no flange, etc.).

Uma vez validado o processo de montagem do protótipo, pode-se autorizar a montagem de toda a rede utilizando os mesmos procedimentos e, durante a montagem, devem ser executados os ensaios de vazamento nos dutos. “Infelizmente não é isso o que acontece normalmente nas instalações. A prática mais comum é a execução do  ensaio de vazamento de dutos somente após toda a rede estar instalada.  Os eventuais vazamentos encontrados durante o ensaio costumam ser corrigidos por meio da aplicação de um selante (silicone, normalmente)”, afirma.

Outro ponto que merece bastante atenção é à conexão entre o sistema de distribuição de ar e a sala limpa. “Evidentemente não é admissível a existência que qualquer abertura que acidentalmente comunique a sala limpa e o entreforro. Já nos deparamos com instalações em que a maior parte o ar que deveria ser insuflado para dentro da sala limpa acabava indo para o entreforro, devido à falta de cuidado na execução dessa conexão. Como consequência direta, tornou-se impossível a manutenção das condições dos ambientes, principalmente a pressurização dos mesmos”, diz Zanardo.

O armazenamento dos filtros absolutos é outro ponto crítico citado pelo diretor da Anthares, pois se não houver um cuidado em mantê-los em condições adequadas, pode ocorrer a sua contaminação por fungos o que provocará a perda desse componente e necessidade da aquisição de novo filtro. “A sua instalação também exige cuidados especiais, e deve ser executada apenas por profissional habilitado. Qualquer torção acidental aplicada à estrutura dos mesmos ou manuseio incorreto pode causar vazamento. Não é aceitável que na partida de uma instalação nova existam filtros reparados”, explica.

“Problemas também são encontrados durante o balanceamento da rede de distribuição de ar, pois podem faltar dampers de regulagem em pontos estratégicos da instalação, o que dificulta muito o balanceamento e o ajuste da pressurização dos ambientes. Diferentemente do que se pensa, os registros que vem instalados nos difusores e grelhas possuem um vazamento intrínseco significativo e às vezes, mesmo com esses registros fechados totalmente, não é possível ajustar a vazão de ar de projeto”, conclui Zanardo.

Silvio Costa destaca erros cometidos já na fase de projeto, que em muitos casos não forneceriam parâmetros adequados aos montadores/instaladores. Costa afirma que atualmente muitas obras são executadas sem projetos detalhados, causando impactos negativos e desvios significativos em cronogramas e custos. “Muitas empresas acreditam que estão economizando em não contratar um projeto adequado, mas são surpreendidos por problemas no decorrer da instalação”, diz.

Outro ponto importante e que abrange todas as áreas no país, prossegue o gerente da Neu Luft,  é a falta de mão de obra qualificada e/ou sem formação adequada. “Vemos de gerenciadores a auxiliares de montagem que, devido a fatores diversos, não conseguem desenvolver adequadamente suas atribuições, diz”.  “Infelizmente, o mercado como um todo, de certa forma, canibalizou suas áreas de engenharia. Outro ponto importante são as políticas de preço praticadas, que são determinadas pelos contratantes. Como citado, se temos departamentos de engenharia sem condições técnicas e experiência, os departamentos de compras são os que definem o vencedor, lembrando que na maioria das vezes o que define é o preço final, mesmo que a médio prazo esse menor custo aparente possa custar muito caro”, conclui.

Marcos Antonio Vargas Pereira destaca que os problemas mais comuns são devidos a não compatibilização das especialidades dos projetos, causando inúmeros problemas de espaço físico. “Também são comuns problemas causados por mudanças na utilização ou requerimentos de salas”, afirma.

Estratégias para eficiência energética
Devido ao controle da umidade relativa dos ambientes, as instalações de climatização para indústrias farmacêuticas consomem uma grande quantidade de energia, primeiro para desumidificar o ar e depois para reaquecê-lo nas condições da sala. As principais soluções utilizadas para a eficiência energética, de acordo com o engenheiro Alexandre L. Zanardo, são:

a) sistema de face-pass / by-pass na serpentina de resfriamento, com o objetivo de diminuir a carga de reaquecimento do ar;

b) sistemas com unidades de tratamento de ar externo independentes (make-up unit), trabalhando com temperatura de água gelada mais baixa do que o restante dos sistemas. São utilizados quando a carga de umidade é composta principalmente pelo ar externo utilizado na pressurização dos ambientes;

c) unidades de recuperação de calor do tipo roda entálpica, aplicáveis a sistemas que trabalham com cem por cento de ar externo na vazão de ar insuflada.

Para Silvio Costa,  hoje é inconcebível instalações sem a utilização de variadores de frequência, principalmente em sistemas com várias baterias de filtragem. Segundo ele, válvulas balanceadoras de água, dutos e filtros bem dimensionados também são fatores que contribuem para uma “inteligência energética”. “Entretanto, o principal sempre é a execução de todo o processo de comissionamento por empresa de engenharia especializada, que executará todos os testes, ajustes e balanceamento da instalação, assim como uma correta e eficaz manutenção após a entrega da obra”, diz.

Redação e edição: Alberto Nascimento e Marcelo Nicolósi – Portal Boas Práticas