Atualização de Energia sem Re-cabeamento: para avançar a eficiência energética de edifícios, uma agência pública colaborou com ICP DAS para implantar um sistema inteligente de gestão de energia. Ao integrar equipamentos fotovoltaicos existentes, o centro de educação foi transformado em um local de demonstração e em uma plataforma para divulgação de soluções de eficiência energética.
O consumo de energia em edifícios residenciais e comerciais vem principalmente de sistemas de HVAC e iluminação. Sem alterar a fiação existente, a ICP DAS auxiliou a agência pública a atualizar rapidamente o prédio antigo para uma instalação inteligente e de baixo carbono, integrando geração, monitoramento e controle de energia por meio de tecnologias de integração de comunicação. A solução melhorou o desempenho da comunicação de controle em quase dez vezes e estabeleceu uma abordagem replicável para futuros projetos de edifícios verdes.
Desafios Principais
- Falta de monitoramento de energia abrangente:
- O consumo por equipamento individual e o consumo total não eram monitorados em tempo real, tornando difícil desenvolver estratégias de economia de energia eficazes.
- Gestão de iluminação ineficiente:
- O sistema de iluminação existente suportava controle bidirecional, mas o recurso não era efetivamente utilizado.
- Sem capacidade de agendamento, eram necessárias inspeções manuais, levando a gerenciamento ineficiente e consumo de energia desnecessário.
- Falta de gerenciamento centralizado do HVAC:
- As 77 unidades de ar-condicionado embutidas no teto só podiam ser controladas individualmente via um painel HMI ou controle remoto. A falta de controle remoto ou centralizado resultava em horas de operação prolongadas e consumo de energia desnecessário.
- Dados de energia solar não integrados:
- Os dados de geração não eram integrados ao sistema, limitando a visibilidade tanto do consumo quanto da geração solar, tornando difícil avaliar o desempenho total de geração.
ICP DAS: Solução Retrofit Inteligente
A ICP DAS integrou sistemas de eficiência energética e geração para permitir monitoramento de energia em tempo real por zonas, fornecendo base para medidas de economia precisas. O controle centralizado da iluminação e do HVAC melhora ainda mais a eficiência.
Cada subsistema foi implantado de forma independente para manter flexibilidade e escalabilidade. O monitoramento de energia foi implementado com um PMC Power Meter Concentrator (PMC-5231) emparelhado com PM Series Smart Power Meters (PM-3133). O controle de iluminação é gerenciado por um WISE IIoT Edge Controller (WISE-5231) integrado a módulos I/O remotos. Os sistemas HVAC são monitorados e controlados remotamente via MDC-714i Modbus Data Concentrator e placas de comunicação.
Os dados de geração solar também foram integrados. A plataforma EMS fornece monitoramento centralizado de consumo, geração e status dos equipamentos, dando aos gestores visão em tempo real das condições energéticas do edifício e permitindo uma gestão mais inteligente e eficiente.
1. Sistema de Monitoramento de Energia — Atualização de Energia sem Re-cabeamento
Foram instalados 16 PM-3133 medidores de energia trifásicos distribuídos pelo edifício para captar consumo total, consumo de HVAC e iluminação por andar, bem como dados de geração solar. Emparelhados com o PMC-5231 Power Meter Concentrator, com capacidade de processamento, o sistema de monitoramento foi implantado em apenas dois dias sem afetar equipamentos ou operações existentes, permitindo início rápido do gerenciamento de eficiência energética.
Os gestores podem acessar a interface web integrada do PMC via navegador para monitorar consumo em tempo real, visualizar gráficos de tendência históricos e ao vivo, eficiência energética (PUE), tensão, potência e outros dados críticos. Sem necessidade de software adicional ou coleta manual, o sistema estabelece monitoramento e gestão de energia abrangentes para apoiar estratégias de economia e avaliação de desempenho energético.
O local já dispunha de um medidor de energia e CTs split-core para medir o consumo total. Ao adicionar diretamente um PM-3133 ao sistema existente, os dados de consumo total puderam ser adquiridos facilmente, reduzindo complexidade e custos de instalação e viabilizando atualização rápida de edifícios antigos.
2. Sistema de Controle de Iluminação
O local possuía um sistema de controle bidirecional da marca P, porém sem capacidade de agendamento e sem gerenciamento centralizado, exigindo inspeções manuais e limitando a eficiência.
A ICP DAS integrou o sistema de iluminação existente à arquitetura inteligente sem substituir luminárias nem impactar acabamentos internos, permitindo monitoramento centralizado e controle automático da iluminação.
Foi implantado um WISE-5231 Edge Controller e oito M-7065D módulos I/O remotos para integrar a iluminação em quatro pavimentos e conectá-los à plataforma EMS via Ethernet.
Os gestores podem pré-configurar agendas para horário comercial, reuniões e períodos noturnos, permitindo controle automático por zonas mesmo após a saída da equipe ou quando espaços estiverem desocupados. Esse método assegura operação da iluminação apenas quando necessário, elimina inspeções manuais, permite implantação rápida e reduz consumo e custos operacionais.
Arquitetura original: a alimentação da iluminação passava pelo interruptor, entrava no sistema de controle de dois sentidos e então alcançava as luminárias.
Solução ICP DAS: módulos M-7065D são instalados no painel de controle. A alimentação passa pelo M-7065D e retorna ao sistema de controle bidirecional existente antes de alcançar as luminárias, permitindo controle agendado, remoto e centralizado sem modificar a fiação existente.
3. Sistema de Controle HVAC
Foram instaladas 77 unidades internas embutidas em áreas públicas, escritórios e salas de reunião. Estas só podiam ser operadas individualmente via um HMI no corredor ou com controles remotos, sem gerenciamento centralizado ou remoto.
Como consequência, os condicionadores frequentemente funcionavam por longos períodos em espaços desocupados, desperdiçando energia e dificultando a detecção tempestiva de anomalias.
O sistema HVAC da marca D usa protocolo proprietário; o fornecedor fornece placas de comunicação que convertem esse protocolo para Modbus, permitindo acesso aos dados por duas portas HMI. As 77 unidades geram 770 pontos Modbus, incluindo status operacional, ligar/desligar, velocidade do ventilador, direção do fluxo, entre outros. Devido a limitações de comprimento de comandos Modbus, os operadores podiam experimentar atrasos perceptíveis e respostas lentas.
Para otimizar, a ICP DAS implantou o MDC-714i Modbus Data Concentrator, conectando as duas placas de comunicação às portas COM do concentrador. O módulo agrega dados dispersos e os mapeia em endereços contíguos, reduzindo significativamente a carga de leitura/gravação no sistema de nível superior.
Testes de campo demonstraram melhoria significativa: sem agregação de dados, um único comando de escrita levava 10–20 segundos; após usar o MDC-714i, a mesma operação levou apenas 1–2 segundos, melhorando muito a eficiência da comunicação de controle. A agregação de dados e otimização de comunicação não apenas aprimoram o desempenho de controle, mas também aumentam a flexibilidade para expansão futura e integração, tornando a gestão HVAC mais rápida, confiável e fácil de operar.
Foram instalados sensores industriais DL-100TM485S no terraço e na sala de telecomunicações para medir temperatura e umidade. As medições são integradas à plataforma para regular automaticamente a operação do ar-condicionado (por exemplo, reduzir operação quando a temperatura externa está baixa), diminuindo consumo e custos de manutenção.
4. Sistema de Geração de Energia Solar
Paineis solares foram instalados no estacionamento do 1º pavimento e no terraço do 4º pavimento para alimentar estações de carregamento de EV. No entanto, a equipe não conseguia monitorar geração ou status dos inversores em tempo real, dificultando avaliação precisa do desempenho.
Devido à distribuição dos inversores e restrições de cabeamento entre dois pavimentos, os dados são agregados primeiro por um I-7514U Wiring Hub e então integrados pelo WISE-5231 Edge Controller.
Além da coleta de dados de iluminação, o controlador WISE monitora dados operacionais dos inversores, incluindo tensão diária, corrente e geração cumulativa. Todos os dados são exibidos centralizadamente na plataforma EMS, permitindo visibilidade em tempo real do desempenho de geração e aumentando a eficiência da gestão.
Plataforma EMS Abrangente
A ICP DAS em parceria com desenvolvedor terceirizado desenvolveu uma plataforma EMS que integra HVAC, iluminação, energia solar e dados ambientais em um sistema centralizado de monitoramento e visualização. A sala de controle pode monitorar remotamente equipamentos e condições energéticas gerais. Recursos-chave incluem:
- Acesso em tempo real a consumo elétrico e geração, com gráficos de tendência históricos
- Base de dados abrangente de consumo para análise de eficiência energética
- Controle centralizado de ligar/desligar, agendamento, monitoramento de status e controle automatizado para HVAC e iluminação
- Monitoramento de geração solar e eficiência de armazenamento energético
- Monitoramento ambiental de áreas de telhado e sala de servidores (temperatura/umidade)
- Alertas configuráveis em grupos LINE que notificam instantaneamente pessoal relevante para resposta rápida
Benefícios Tangíveis
- Alta integração e escalabilidade: O PMMS (Power Monitoring & Management System) da ICP DAS suporta ampla gama de medidores e concentradores, integra a interface web do PMC, sistemas SCADA, software em nuvem IoTstar e sistemas de terceiros para visualização de dados, permitindo implantação faseada e expansão flexível.
- Monitoramento em tempo real e preciso: Ao visualizar informações de energia e geração solar, a equipe de gestão monitora status de equipamentos e consumo em todos os andares em tempo real, eliminando leituras manuais.
- Controle centralizado para reduzir uso e custos: Integra HVAC, iluminação e dados ambientais para suportar gestão centralizada e agendamento automatizado, eliminando inspeções manuais e reduzindo consumo desnecessário.
- Atualizações fáceis em sistemas existentes com custos reduzidos: Módulos ICP DAS conectam-se diretamente aos controles existentes sem re-cabeamento, reduzindo tempo de instalação, cabeamento e custo de mão de obra.
- Desempenho de comunicação aprimorado para controle em tempo real: O MDC-714i agrega registradores Modbus dispersos do HVAC, reduzindo a carga de leitura/gravação do software host. Um comando de escrita que antes levava 10–20 segundos agora leva apenas 1–2 segundos, melhorando a performance de comunicação em 10–20 vezes.
Conclusão
HVAC e iluminação estão entre os maiores consumidores de energia em edifícios. Com mais de 30 anos de expertise em automação industrial, a ICP DAS oferece arquiteturas eficientes e confiáveis que permitem integrar gestão de energia, monitoramento de equipamentos e dados de geração, apoiando iniciativas ESG e edifícios inteligentes de baixo carbono.
Com dados em tempo real e visualizações, a equipe de gestão pode definir estratégias de economia precisas e implementar gerenciamento centralizado de cargas, reduzindo custos elétricos sem comprometer conforto e estabilidade do ambiente de trabalho.
Este estudo de caso apresenta uma solução prática e replicável de gestão inteligente de energia que economiza energia, melhora eficiência operacional, reduz mão de obra, diminui custos de implementação e traz múltiplos benefícios gerenciais.
