Metodologia para projeto de Edifícios Inteligentes: Tecnologias

Célia Diniz Soares Nastrini

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica da Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais como requisito parcial à obtenção do título de Mestre em Ciências de Engenharia Elétrica. Orientador: Prof. Dr. José Celso B. Andrade

Belo Horizonte, Dezembro de 1999

Pagina de aprovação

ii

Ao meu esposo Luiz Nastrini, meus filhos Vinícius e Guilherme, à minha mãe e ao meu pai, agradeço-os pela paciência e incentivo.

Em especial ao Hélio, Viviane, Cristina e Sandoval que muito colaboraram.

iii

Ao meu orientador e Professor Dr. José Celso Borges de Andrade, pela confiança e incentivo durante todo o trabalho. Aos meus amigos do curso de mestrado, professores e demais funcionários da secretaria. Ao Prof. Dr. Luiz Danilo Barbosa Terra pelo mérito de implantação do mestrado e Doutorado em Engenharia Elétrica da PUC-MG. Ao Professor Constantino Seixas pela disponibilidade e sugestões.

iv

Glossário e Definições xv

Resumo xix

Abstract xxi

Capítulo 1 Introdução 23

Capítulo 2 Critérios para os Projetos e Modernização dos Edifícios Inteligentes 26

2.1 A Arquitetura dos Edifícios Inteligentes 26

2.1.1 Concepção 26

2.2 Projetos 28

2.2.1 Projeto Hidráulico 30

2.2.2 Projeto Elétrico/Informática/Telefonia 30

2.2.3 Projeto de Condicionamento Ambiental 31

2.2.4. Projeto de Segurança Patrimonial 33

2.2.5 Projeto de Segurança contra Incêndio em um Edifício Inteligente 35

2.2.6 Projeto Integrado 38

2.3 Reabilitação das Construções Existentes para Edifícios Inteligentes 39

v

2.4 Manutenção em Instalações dos Edifícios Inteligentes 50

2.5 Sistemática Atual dos Edifícios Inteligentes no Brasil 52

2.5.1 O Mercado para os Edifícios Inteligentes 53

2.5.2 Aspectos Econômicos 54

2.6 Segmentos da Construção Civil 55

2.6.1 Clínicas e Hospitais 55

2.6.2 Hotéis 58

2.6.3 Supermercados 59

2.6.4 Shopping Centers 60

2.6.5 Universidades 61

2.6.6 Escritórios 67

2.6.7 Residências (Domótica) 71

Capítulo 3 A Tecnologia dos Edifícios Inteligentes 81

3.1 Introdução 81

3.2 Instalação do Sistema de Barramento (bus) 82

3.2.1 Os Critérios Gerais e as Normas de Referência 85

3.2.2 Sistema EIB (European Installation Bus) 85

3.2.3 Software e Programação 92

vi

3.4.1 Equipamentos para Controle de Iluminação 100

3.4.2 As Instalações Elétricas de Iluminação na Era das Redes Locais 101

3.5 Sistema de Gerenciamento de Cargas 102

3.6 Sistema de Controle de Acesso 106

3.7 Sistema de Detecção de Incêndio 109

3.7.1 Detectores de Incêndio 112

3.7.2 O Chuveiro Automático (Sprinkler) 112

3.8 Sistema antiintrusão e Alarmes Técnicos 114

3.8.1 Sistema de Sensoriamento Interno 114

3.8.2 Sistema de Sensoriamento Externo 115

3.8.3 Detectores Volumétricos e Perimetrais 117

3.9 Sistema de Climatização e Controle de Persianas 118

3.9.1 Sistema de Expansão Direta 119

3.9.2 Sistema de Expansão Indireta 119

3.10 Sistema de Elevadores 123

3.10.1 Funções de Comando 127

Capítulo 4 Uso das Redes de Computadores nos Edifícios Inteligentes 129

vii

4.3.1 Redes Locais – Local Area Nerwork (LAN) 130

4.3.2 Redes Metropolitanas – Metropolitan Area (MAN) 132

4.3.3 Redes Geograficamente Distribuídas – Wide Area Network (WAN)132

4.4 Protocolos - de transporte da ISO 133

4.4.1 O Modelo de Referência ISO/OSI 133

4.4.2 TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) 137

4.5 Protocolos de Comunicação na Automação 141

4.5.1 LonWorks (LN) 141

4.5.2 X10 142

4.5.3 BACnet (Building Automation and Control Network) 143

4.5.4 CEBus (Consumer Electronic Bus) 145

4.6 Padrão de Acesso para Rede Local, LAN 148

4.6.1 Rede Ethernet 148

Capítulo 5 Caso Exemplo 151

5.1 Resumo 151

5.2 Software InTouch 152

5.3 Características do InTouch 153

5.3.1 Supervisão e Controle 153

viii

5.3.8 SPC/SQC 156

5.3.9 Comunicação em Rede 156

5.3.10 Outras Características 157

5.4 Simulação 157

5.4.1 Modelo Utilizado 158

5.4.2 Dados do Apartamento 158

5.4.3 Metodologia 159

5.4.4 Condições 159

5.4.5 Resultados da Simulação 161

5.4.6 Conclusão 161

5.5 Tipos de Arquitetura 161

5.5.1 Processamento Distribuído 161

5.5.2 Processamento Centralizado 162

5.5.3 Formas de Aquisição de Dados 162

5.5.4 Processamento Por Exceção 162

5.6 Arquitetura do InTouch 162

5.6.1 Estação Scada 162

5.6.2 Estação Vista 163

5.6.3 Animation Links 163

5.6.4 Windows Maker 163

5.6.5 Windows Viewer 163

5.6.6 Criando um script no InTouch 164

ix

Sistema de Iluminação 170 1.1. Tecnologia das Lâmpadas 171 1.2. Método de Cálculo de Iluminamento 173 Anexo 2 176 2. Detectores de Incêndio 176

Referências Bibliográficas 179

x

rádio.

AM: Amplitude Modulation

ANSI: American National Standard Institute

ARP: Address Resolution Protocol

ASHRAE: American Society of Heating Refrigerating and Air-conditioning Engineers

ASK: Amplitude Shift Keying

ATM: Asynchronous Transfer Mode

BACnet: Building Automation and Control Network

BCU: Bus Coupling Unit

BPS: Bits Por Segundo

BUSHBS: Home Bus System

CAD: Computer Design Application

CBX: Computerized Branch Exchange

CCD: Charge Couple Device

CEBUS: Consumer Electronic Bus

CFTV: Circuito Fechado de Televisão

CSMA: Carrier Sense Multiple Access

CSMA/CD: Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection

DARPA: Defense Advanced Research Projects Agency

DDC: Direct Digital Control

DDE: Dynamic Data Exchange

DNS: Domain Name System

DSE: Data Switching Equipments – ou Nós de Comunicação

ECD ou DCE: Equipamentos de Comunicação de Dados

EIA: Electronic Industry Association

xi

ETD ou DET: Equipamentos Terminais de Dados

ETS: EIB Tool Software

FDDI: Fiber Distributed Data Interface

FDM: Frequency Division Multiplex

FIT: Friendly Installation Tool

FM: Frequency Modulation

FSK: Phase Shift Keying

FTP: File Transfer Protocol

HBC: Home Bus Controller

HO: High Output

IAB: Internet Activity Board

ICMP: Internet Control Message Protocol

IEEE: Institute of Electrical and Electronics Engineers

ILD: Injecting Laser Diodes

INMETRO: Instituto Nacional de Metrologia

ISO: International Organization for Standardization

IP: Internet Protocol

LAN: Local Area Network

LCD: Liquid Crystal Display

LED: Light Emitter Diode

LLC: Logical Link Control

LNS: Lonworks

MAC: Medium Access Control

MAN: Metropolitan Area Network

MES: Master Earth Station

xii

PDC: Power Demand Controller

PM: Phase Modulation

PROCEL: Programa Nacional de Conservação de Energia

PSK: Phase Shift Keying

RDSI: Rede Digital de Serviços Integrados

RDTD: Registradores digitais de tarifação diferenciada

REP: Recorder Digital Electronic

RF: Radio Frequency

RIP: Routing Information Protocol

RTDM: Registradores Digitais de Média Tensão

SAP: Sistema de Automação Predial

SDCD: Sistema Digital de Controle Distribuído

SELV: Safety Extra Low Voltage

SICAI: Software Gerenciador de Controle de Acesso nos Interandares

SICON: Software Gerenciador de Controle de Acesso nas Portarias

SIGEN: Sistema de Gerenciamento de Energia

SIM: Sistema Informatizado de Manutenção

SMTP: Simple Mail Transfer Protocol

SPC: Stands Project Committee

STP: Shielded Twisted Pairs

TCs: Technical Committees

TCP: Transmission Control Protocol

TDM: Time Division Multiplexing

TIA: Associação das Indústrias de Telecomunicações

TP: Twisted Pair

xiii

xiv

• Baluns: adaptadores.

• Batibus: é um sistema de transmissão por barramento que transporta informações

digitalizadas no domínio da extra-baixa tensão (15V)

• Boilers: geradores de vapor

• Bridges: pontes que interligam redes em anel.

• Brises: protetor solar de janelas.

• Bus way: sistema de distribuição em barramentos horizontais e verticais com

facilidade de interligação

• Cabeamento Backbone: interliga armários de telecomunicações, salas de

equipamentos e instalações de entrada.

• Cablagem: é o meio físico entre computadores por onde passam protocolos.

• Chaveamento de circuitos: otimização do uso dos meios de comunicação tentando

evitar a monopolização de todo o caminho durante uma conversação.

• Chaveamento de pacotes: é a escolha do caminho que deve seguir cada pacote

(roteamento).

• Chillers: refrigeradores

• Concentradores: dispositivos simples adequados às instalações onde a distribuição

física das estações é de forma que o sinal transmitido a qualquer estação adjacente

está dentro do limite aceitável.

• Cross-Connects: armários de telecomunicação.

• Dampers: amortecedores

• DDB: Domestic Digital Bus

• EIBUS: software padrão para gerenciamento predial (Europeu)

• Ethernet: rede de computadores padrão [IEE802-3]

xv

• HSS: software padrão para gerenciamento predial

• HUB: (ring wiring concentradors) concentradores de todo cabeamento utilizando

mecanismo de relés que acionados externamente permitem o isolamento da estação

por falha

• ISO: International Organization for Standardization , é uma organização

internacional fundada em 1946 que tem por objetivo a elaboração de padrões

internacionais. O representante da ISO no Brasil é a ABNT e nos EUA é o ANSI.

• Kec: Kausi Industry Development Center

• Largura da Banda Passante: é a diferença entre a maior e menor freqüência que

compõem o sinal.

• Ligação Full-Duplex: o enlace é utilizado nos dois sentidos possíveis de transmissão

simultaneamente

• Ligação Multiponto: é a interligação de três ou mais dispositivos de comunicação

utilizando o mesmo enlace.

• Ligação Ponto a Ponto: ligação caracterizada pela presença de dois pontos de

comunicação, um em cada extremidade do enlace

• Ligação Simplex: o enlace é utilizado apenas em um dos dois possíveis sentidos de

transmissão.

• Meios de Transmissão: são enlaces dos módulos processadores.

• Modo de Transferência Síncrona (STM): tecnologia de transmissão, onde as linhas

de transmissão são compostas de canais TDM síncronos.

• Modulação: técnica de deslocamento do sinal original (sinal modulador), de sua

faixa de freqüência original para uma outra faixa. O valor deste deslocamento

corresponde à freqüência de uma onda portadora.

xvi

• Multiplexação: técnica que permite a transmissão de mais um sinal no mesmo meio

físico. Existem duas formas de multiplexação: multiplexação na freqüência (UFDM)

e no tempo(TDM).

• Nó Cliente: nó que só pode solicitar serviços de outros nós.

• Nó Servidor: nó que aceita solicitações que chegam pela inter-rede, executa o

serviço solicitado e envia de volta o resultado à aplicação solicitante.

• Patch panel: quadro de distribuição de força.

• Redes de Computadores: redes formadas por um conjunto de módulos

processadores, capazes de trocar informações e compartilhar recursos interligados

por um sistema de comunicações.

• Rede LAN: rede local que permite a interconexão de equipamentos de comunicação

de dados numa pequena região.

• Rede MAN: rede metropolitana que permite a interconexão de equipamentos de

comunicação de dados cobrindo distâncias maiores do que as LANs, operando em

velocidades maiores.

• Redes WAN: redes que compartilham recursos especializados por uma maior

comunidade de usuários geograficamente dispersos.

• Retrofit: palavra inglesa que significa readequação ou reajustamento.

• Roteamento: caminho fim a fim, isto é, do módulo (nó da rede) de origem ao nó de

destino, por onde uma mensagem deve transitar.

• Self-containeds: sistema de unidades compactas.

• Set-points: valores de referência.

• Sinal Analógico: sinal que apresenta variações contínuas de amplitude. Os sinais

analógicos variam continuamente com o tempo.

xvii

veículos em um local restrito.

• Smart Cards: cartões magnéticos com chip microprocessador embutido, usados no

sistema de controle de acesso.

• Software: programa de computadores.

• Spirit: European Strategy Programe for Research & Development in Information

Tecnologies.

• Splinklers: chuveiros automáticos com ampola de mercúrio, usados no sistema anti-

incêndio.

• Starter: dispositivo utilizado na partida, empregando o princípio de bimetal

• Sub-rede: arranjos topológicos formados por equipamentos de comunicação de

dados, juntamente com os nós de comutação e as regras de comunicação.

• Switch: comutador.

• Taxa de Atenuação: enfraquecimento ou distorção da onda eletromagnética durante

a transmissão.

• Token-bus: passagem de permissão em barra.

• Transceptor: elo de ligação do computador à rede. Deve apresentar alta impedância

para o cabo.

xviii

Resumo

Pela manhã, você chega ao local de trabalho.

Na entrada do Edifício Inteligente não existe porteiro, basta passar o crachá magnético,

que é o cartão de ponto, por uma leitora e, você entra na empresa.

No hall dos elevadores avisos luminosos indicam os andares que os carros estão

servindo nesta manhã, programação feita pelo sistema de elevadores em função da

demanda horária.

Ao entrar no escritório, um sensor detecta sua presença no ambiente, liga as lâmpadas,

habilita os telefones, a temperatura ambiente já está em conformidade com o seu gosto.

De sua escrivaninha, você lê o clipping eletrônico do dia na tela de seu computador,

quando um pequeno robô distribuidor vem ao seu escritório entregar a correspondência.

O dia a dia de trabalho de muitas pessoas já está próximo disto. São os chamados

Edifícios Inteligentes. Edifícios aos quais são incorporados os mais avançados recursos

de tecnologia para o conforto dos usuários e racionalização dos custos de energia e

manutenção.

xix

Nesta dissertação são analisadas as metodologias de projeto nas instalações dos

Edifícios Inteligentes, bem como a importância da compatibilidade dos projetos e

instalações. Verifica-se também a tendência de instalações modernas, em termos de

controle, através de software interativo com os usuários.

O Edifício Inteligente é tratado com simplicidade, demonstrando que a relação custo

benefício pode ser compensadora.

xx

Abstract

In the morning you arrive at work. At the hall of the Intelligent Building there is no doormen and you can just use your magnetic card which registers your presence at work. At the elevator’s hall there are luminous indicators showing which floors are being served, that is made in function of an hour demand. When you get into your office, a sensor detects your presence there and turns on the lights, makes telephones ready, and the air-conditioner is already working with a pleasant temperature. From your desk, you can read the electronic clipping of the day on your computer’s screen while a little robot delivers your mail. That technology is available for some people. It is called Intelligent Building, which incorporates the most advanced technology in order to give confort to the customers, and at the same time it allows a lower cost of energy and maintenance. Building softwares supervise and control light system, air-conditioner, water elevator, safety and people access. Communication facilities and computer nets allow access to internet and electronic mail.

xxi

p p y

xxii

A automação predial é fruto do desenvolvimento tecnológico dos sistemas

computacionais e digitais.

Após um verdadeiro surto da automatização industrial, nas ultimas décadas, a

construção civil passou a ser beneficiada por sistemas automatizados propostos e

implantados com sucesso para aquela área e muitos de seus serviços estão sendo

melhorados, criando um diferencial no mercado imobiliário [Santini 94].

O sonho de cada usuário, tomado individualmente, é o de uma moradia inteligente, seja

no nível de residência isolada, seja em unidades residenciais agrupadas onde os serviços

comuns administrados pelo condomínio passam a ser automáticos, sem a necessidade

de intervenção dos moradores [Siemens 97].

A reportagem sobre o projeto da casa de Bill Gates, publicada em várias revistas em

1998, foi de interesse geral e cada pessoa, ao tomar conhecimento das vantagens

daquela mansão, se perdeu em sonhos de poder usufruir de tal tecnologia. Mas este

sonho não está tão distante, pois hoje pode-se projetar e executar Edificações

Inteligentes a custo acessível.

Por outro lado, escritórios, hospitais, hotéis, shopping centers, etc., por suas grandes

dimensões e consumo de energia, gás, água, trânsito de pessoas, clamam por um maior

controle e automação, visando a economia global e qualidade dos serviços oferecidos.

23

desperta um interesse generalizado, pois se trata de Edifícios Inteligentes.

Nessa dissertação, estão colocados, passo a passo, os caminhos a serem considerados

para se tornar alguns segmentos de edificações automatizados e inteligentes.

O capítulo 2 faz uma abordagem sobre a metodologia de projetos e a modernização em

Edifícios Inteligentes, onde se discute a concepção da edificação inteligente em termos

de proteção e racionalização das funções. Os pontos básicos são: conforto, segurança,

confiabilidade, flexibilidade e gestão.

É tratada a necessidade construtiva integrada dos diversos projetos, para se evitar a

incompatibilidade no processo construtivo e, também, a possibilidade de reabilitar as

construções existentes em Edifícios Inteligentes, ou automatizados, utilizando-se as

tecnologias disponíveis para tanto.

Comenta-se, ainda, a utilização de redes e cabeamento estruturado nas novas

tecnologias de instalações e, também, os ítens de manutenção e de mercado para os

Edifícios Inteligentes.

Para os aspectos econômicos nos diversos segmentos da construção, é abordada a

importância de implantar sistemas de tecnologias avançadas visando redução de custos

e otimização de sistemas.

O capítulo 3 descreve as tecnologias utilizadas nos Edifícios Inteligentes tais como o

Sistema de Barramento (bus), software e modalidade de tecnologia de informações,

24

Edifícios Inteligentes, mostrando os tipos de redes, as camadas de comunicação e os

protocolos de comunicação.

No capítulo 5 são simulados a aquisição de dados e gerenciamento das instalações

elétricas de um apartamento de hotel e os comentários da relação custo/ benefício do

investimento.

No capítulo 6 é feita a conclusão sobre a atual situação das Edificações, mostrando os

próximos passos para dar continuidade ao estudo, tal como a implantação de

ferramentas inteligentes para gerenciar os Edifícios.

Deve-se mencionar que o assunto se encontra em franco desenvolvimento nos últimos

anos, podendo apresentar inovações em curto espaço de tempo e o trabalho aqui

desenvolvido procura apontar de forma sistemática os principais aspectos e a atual

situação desta área integrada da Ciência e Tecnologia.

25

2.1 - A Arquitetura dos Edifícios Inteligentes

2.1.1 - Concepção

A concepção arquitetônica para o desenvolvimento de um Edifício Inteligente é o

resultado de um conjunto de sistemas. Esses sistemas devem operar de forma

integrada, oferecendo um vasto campo de serviços aos usuários, permitindo também a

incorporação de novos equipamentos e aplicações ditadas pelos avanços tecnológicos

[Mattar 94]. Para o desenvolvimento de um projeto com as características de um

Edifício Inteligente deve-se considerar os seguintes pontos básicos:

1. Conforto – os serviços oferecidos aos usuários devem ser realizados sob as

melhores condições de atuação e trabalho, tais como: iluminação adequada,

climatização amena, e, quando for o caso, funcionamento contínuo e ordenado de

elevadores e outros;

2. Segurança – a segurança patrimonial e pessoal devem ser consideradas como

essenciais e importantes na concepção dos projetos de Edifícios Inteligentes. Entre

os serviços oferecidos para tal, destacam-se os seguintes:

• Controle de acesso;

• Controle de estacionamento de veículos;

26

• Sistema interligado de comunicação.

3. Confiabilidade – é um fator basicamente de segurança, quanto ao bom

funcionamento dos equipamentos e dos sistemas de infra-estrutura, tais como:

energia elétrica, hidráulica e gás. Quando possível, o projeto deve prever fontes

alternativas e dispositivos de reserva;

4. Flexibilidade – a concepção do projeto deve disponibilizar o sistema para admitir

incorporações de novos recursos tecnológicos, equipamentos, sistemas e funções;

5. Gestão – o projeto deve prever o gerenciamento técnico e administrativo das

instalações, tais como: controle de estacionamento, monitoração e comando de

equipamentos, gestão de manutenção e energia, controle de pontos e outros.

A concepção de um Edifício Inteligente, deve ser definida na fase de projeto,

considerando:

• Automação predial – aplicação da informática na supervisão, telecomunicação,

controle e funcionamento, manutenção das instalações de infra-estrutura da

edificação, visando redução de custo e incremento da segurança e conforto dos

usuários;

• Automação dos escritórios – recursos informatizados para o aumento de

produtividade e qualidade dos serviços, tais como;

27

É importante ressaltar que o nível de inteligência de um Edifício Inteligente não se

reflete apenas nos serviços disponíveis, mas principalmente na adequação destes

serviços à finalidade da edificação (prédio de escritórios, shoppings, hospitais,

residências) e ao tipo de usuário final (individuais e familiar, empresas, corporações,

fábricas, etc.).

2.2 - Projetos

O projeto de um Edifício Inteligente [Marte 95] consta da integração dos vários

sistemas de instalação e normalmente apresenta arquitetura arrojada. Nesses Edifícios

Inteligentes, o planejamento dos acabamentos, referente aos itens: esquadrias

metálicas, revestimentos externos, distribuição de energia, iluminação e

condicionamento ambiental são elementos importantes na definição de sua eficiência.

Para um resultado otimizado do processo próprio da edificação, é necessário a

integração dos projetos: arquitetônico; estrutural; elétrico; decoração; telefonia e

dados. Na elaboração desses projetos, normalmente é necessário considerar alguns

conceitos tais como [ABCI, maio 93]:

• Fachada com visual elegante;

• Eficiência térmica com a utilização de vidros refletivos e semi-refletivos;

28

• Forros modulares e removíveis;

• Estudo do clima para definir o volume de massa das paredes (massas maiores para

climas com variações bruscas e menores para climas secos e quentes) [Alucci–94].

As janelas devem ser adequadas quanto ao tamanho, forma de abertura e proteção,

pois influenciam fortemente na conservação de energia. É importante a boa vedação,

mas devem permitir perfeita ventilação. Não devem ficar expostas à incidência direta

da radiação solar, porquanto esta provoca o funcionamento ininterrupto do ar

condicionado. Para tanto, são previstas proteções tais como: beirais largos, que

protegem as janelas da incidência direta do sol, “brises” (dispositivos para quebra

sol), aproveitamentos ecológicos, etc. [Simões 95].

As fachadas tipo cortina de vidro são novidades nas construções, porém suas

utilizações devem ser bem estudadas para não comprometerem a economia do

consumo de energia devido à maior solicitação do ar condicionado.

A utilização da energia solar para o aquecimento da água dos chuveiros, torneiras

térmicas, banheiras, etc., é aconselhável para reduzir o consumo de energia elétrica. A

seguir, estão relacionadas as características importantes dos projetos hidráulicos,

elétricos, informáticos, telefônicos, de condicionamento ambiental e de segurança

patrimonial [ABCI, março 93].

29

• Controladores locais e medidores microprocessados de consumo de água;

• Monitoramento das características físico-químicas da água de abastecimento

(controladores locais de qualidade da água) [ABCI, abril 93].

2.2.2 - Projeto Elétrico/Informática/Telefonia [Costa 92]

• Cabeamento estruturado ou pré-cablagem;

• Sistema pré-fabricado de distribuição de linhas telefônicas e de informática;

• Barramento Bus way (constando de um sistema de distribuição em barramentos

horizontais e verticais [Waterbury 94] com facilidade de interligação);

• Aterramentos e instalações de filtros de harmônicos para eliminar os distúrbios

das cargas não lineares;

• Lâmpadas econômicas naturais, através da automação, condicionadas à

necessidade de presença para acender a luz, bem como a quantidade de pontos de

luz energizados variando com o índice de iluminamento externo;

• Sala para gerenciamento dos dados operativos da edificação;

30

Automação de partida dos geradores alternativos de energia, quando houver

impossibilidade de fornecimento de energia pela concessionária;

• Otimização do consumo de energia elétrica com programação horária;

• Sistema elétrico das bombas de água para uso anti-incêndio, independente do

sistema de alimentação do edifício [NBR9441/1993];

• Detectores de incêndio.

2.2.3 - Projeto de Condicionamento Ambiental

O condicionamento ambiental apresenta uma evolução considerável na automação

predial, utilizando controladores locais de temperatura e sistemas de supervisão e

controle [Cunha 92].

A integração de diversos componentes do condicionamento ambiental promovem a

otimização, a economia e a racionalização de energia, sendo alguns deles (podendo

não estar sendo utilizado em conjunto):

• Unidades resfriadoras (centrífugas);

• Unidades aquecedoras ( boillers ou caldeiras);

31

unidades compactas) );

• Dutos de vazão variável de ar (VAV’s);

• Ventiladores e exaustores;

• Tanques de gelo;

• Piscinas de água gelada.

Os sistemas que compõem o condicionamento ambiental devem ser monitorados por

um software gerenciador, para garantir o seu funcionamento perfeito e otimizado.

Exemplificando, em uma central de água gelada, o software gerenciador deve

monitorar o estado dos equipamentos (bombas e torres), os compressores, a tensão de

comando, a proteção anticongelante do evaporador, a falta de óleo nos compressores,

a sobrecarga nos motores, a temperatura dos mancais, a pressão diferencial do óleo, a

vazão de água gelada dos circuitos primários e secundários e a temperatura do circuito

de água gelada e de condensação. Como exemplo podemos citar os softwares:

• FOX da DMACS e

• In Touch da Wordware , entre outros.

32

• Controle de acessos;

• Circuito fechado de televisão;

• Sensoriamento interno;

• Detecção perimetral;

• Antintrusão.

O Sistema de Controle de Acesso é uma supervisão eletrônica da movimentação de

todas as pessoas. O sistema classifica as pessoas pelas atividades desenvolvidas no

recinto: (funcionários, visitantes, técnicos da manutenção e outros), possuindo

capacidade de gerenciar a seletividade de entrada; emitindo relatórios de

movimentação, controlando inclusive o ponto de freqüência dos empregados e das

pessoas que se movimentam pelo recinto.

O sistema de controle de acesso é composto dos seguintes equipamentos:

• Leitores e sensores, que podem ser: óticos (infravermelho, memória ótica, código

de barra); magnéticos (tarja magnética, matrix magnética); eletrônicos de

proximidade (rádio freqüência), smart cards (cartões inteligentes) e biométricos

(verificação de retina, identificação de voz, geometria da mão, impressões digitais,

analise de assinaturas);

33

• Câmaras CCD (Charge Couple Device) com lentes arco-íris próprias para

movimentação horizontal e vertical e zoom de até 200 %;

• Transmissores/receptores;

• Multiplexadores;

• Cabos coaxiais;

• Controladores dos movimentos e chaveamento das câmaras;

• Monitores de vídeo;

• Gravadores de vídeo para manter um histórico de movimentação;

• Amplificadores de sinal.

O Sistema de Sensoriamento Interno [C. Neto 94] utiliza a tecnologia de sensores para

sinalizar em tempo real as situações ocorridas. Os sensores mais usuais são:

• Magnéticos de abertura (usados em portas e janelas);

• Vibração (portas, janelas e paredes);

34

O Sistema de Detecção Perimetral monitora áreas externas do Edifício Inteligente

com sensores como: infravermelho ativo, microondas e cabos de rádio freqüência.

Esses sensores também enviam sinais para os atuadores dos sistemas de controle de

acesso e circuito de televisão [Caldas 99].

2.2.5 - Projeto de Segurança Contra Incêndio em um Edifício Inteligente

Esse projeto deve ser bem elaborado, garantindo a segurança das pessoas, e do

patrimônio.

Nos Edifícios Inteligentes há um grande número de equipamentos automatizados,

microprocessados, que necessitam de uma proteção idônea contra incêndio [DSS, 93],

As recomendações são [C. Neto 94]:

• Saídas suficientes para a rápida retirada de pessoas;

• Equipamentos para combater o fogo durante o seu início;

• Portas das rotas de fuga com abertura no sentido de saída, largura mínima de

1.20m e com característica de resistência ao fogo de 90 minutos (portas corta-fogo)

[NBR 11.742];

35

• Portas de saída sem fechaduras, com aberturas para que operem pelo lado de fora;

• Escadas, plataformas e patamares devem ser feitas com materiais não combustíveis

e resistentes ao fogo;

• Todas as instalações elétricas, dados, voz, telefonia devem estar acondicionadas

dentro de eletrodutos ou canaletas.

No caso da ocorrência de início de incêndio, o sistema deve ser programado para

acionar o sistema de alarme, avisar o corpo de bombeiros, desligar as máquinas e os

aparelhos elétricos.

É importantíssima a observação do material de acabamento do Edifício Inteligente

para identificar a classe de fogo e dotá-lo de meios de combate à incêndio.

As classes de fogo são [NR23]:

Classe A – materiais de fácil combustão com propriedades de queima em superfície

e profundidade e que deixam resíduos. Ex.: madeira, papel, fibra.

Classe B – materiais inflamáveis que queimam na superfície mas não deixam

resíduos. Ex.: óleo, graxa, verniz, tinta.

36

q p g q q

às normas [NR23-78] do Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade

Industrial – INMETRO.

Os extintores podem ser:

• Tipo espuma, para fogo classe A e B;

• Tipo dióxido de carbono, para fogo classe B e C;

• Tipo químico seco, para fogo classe B e C;

• Tipo água pressurizada ou água-gás, para fogo classe A.

Observação: É necessário programar a recarga dos extintores de acordo com as

especificações do INMETRO.

Para cada pavimento, são necessários dois extintores, no mínimo, independentemente

da área ocupada. Devem ficar em locais de fácil visualização e acesso e assinalados

com uma seta larga vermelha com bordas amarelas ou com círculo vermelho. Na

localização do extintor, deve ser pintado uma área de 1 m2 e a altura de instalação

deverá ser de 1,60 m do piso.

Cada pavimento deve ter um número suficiente de pontos com extintores e caixas de

alarme para acionar o sistema adotado. Os botões de acionamento devem estar em

37

ç f g

2.2.6 - Projeto Integrado

O principal fator a ser considerado, na concepção de um Edifício Inteligente, é a

definição do Sistema de Informação e sua influência nos projetos. Através de uma

estimativa pode-se prever [ABCI, junho 93]:

• A integração entre os sistemas;

• A infra-estrutura inteligente.

A compatibilidade entre os diversos sistemas deve ser observada, considerando que a

implantação pode ser realizada por etapas e sua integração fica garantida quando os

equipamentos dos diversos sistemas forem compatíveis entre si [Frazato 93].

Outro aspecto importante é a redução da possibilidade de falhas, com melhores

índices nos sistemas com inteligência distribuída.

As vantagens da integração dos diversos sistemas no [ABCI, agosto 93] projeto são:

• Garantia de homogeneidade e coerência do processo;

• A importância de poder criar uma concorrência de fornecedores no mercado, sob

uma base única de dados;

38

A integração dos projetos poderá ser através de um único software que coletados da

base e os gerencia e os resultados esperados dos projetos integrados dos Edifícios

Inteligentes estão relacionados abaixo:

• Redução do tempo global dedicado ao projeto, uma vez que os objetivos de cada

segmento são pré-estabelecidos:

• Redução do tempo de instalação, pois o projeto de telefonia, rede e dados utilizam

o mesmo meio;

• Redução notável dos custos do sistema de automação, devido à nova tecnologia de

utilização de barramentos de dados;

• Melhor qualidade de serviço, por estar sendo gerenciado;

• Redução do custo de gerenciamento, por estar monitorado a cada instante por um

software.

2.3 - Reabilitação das Construções Existentes para Edifícios Inteligentes

Os edifícios de construção antiga e recentes poderão ser modernizados, utilizando

tecnologias avançadas [C. Neto 94].

Essas intervenções acontecem com maior freqüência nos edifícios públicos, visando

obter, com as novas tecnologias, o aumento da produtividade, principalmente de

39

condicionado;

• Transformação dos andares inferiores em acessos aos estacionamentos,

considerando que em seus projetos não eram definidos os mesmos;

• Substituição das esquadrias exteriores por outras semelhantes às originais;

• Redução das alturas dos tetos com forros reservando área para a passagem de

cabos;

• Desaparecimento das velhas escadas, utilizando as áreas para locação de

elevadores.

A tecnologia atual permite aos Edifícios Inteligentes se desenvolverem sem

necessidade de comprometer os aspectos arquitetônicos. Deste modo, os Edifícios

Inteligentes podem ser implementados com todo seu potencial de inteligência, sem

descaracterizar a base arquitetônica.

Nas construções mais recentes, a modernização apresenta-se bem menos conflitiva,

uma vez que, na maioria dos casos, é possível conservar a distribuição interna,

acrescentando somente pequenos espaços físicos necessários para abrigar novos

equipamentos.

2.3.1 – Adequação das Construções Existentes para Edifícios Inteligentes

40

• Locação dos quadros de distribuição;

• Locação das caixas de conexão para potência e dados;

• Locação dos quadros de força;

• Definição do trajeto da rede de dados.

• Quadros de Distribuição

Para cada piso do edifício deve ser previsto [C. Neto 94] um espaço para a instalação

de um quadro de distribuição (patch panel). Estes quadros são necessários para

qualquer tipo de instalação e devem, quando possível, se localizar perto das

tubulações verticais. As dimensões dos quadros dependem dos equipamentos

instalados [Energia, 92].

• Caixas de Conexão para Potência e Dados

As conexões dos circuitos com os equipamentos [C. Neto 94] de utilização dos postos

de trabalho, tais como terminais da rede de dados, telefones e outros, devem ser feitas

através de caixas distintas, que abrigam tanto a rede de dados quanto a de

alimentação. Essas caixas são equipadas modularmente com:

• Dispositivo de proteção magnética de corte rápido;

41

• Quadros de Força

Os quadros de força devem ser locados o mais próximo possível do equipamento de

utilização. Como medida de segurança, para os Edifícios Inteligentes, com um quadro

de distribuição geral de c.a. (corrente alternada), propõe-se equipar cada piso com um

quadro de distribuição secundário. No projeto desses quadros é prudente deixar livre

20% de sua área para possíveis ampliações.

• Rede de Cabos

Um dos maiores problemas, para a rede de cabos [C. Neto 94] para comunicação de

dados, é o das interferências provocadas pelo campo eletromagnético, originado pela

passagem da corrente elétrica na rede de alimentação. Ele pode ser solucionado

utilizando cabos de fibra ótica e caixas distintas para rede de alimentação e dados.

Nos edifícios já construídos, não dotados de forros removíveis, há dificuldades para a

instalação da rede de dados, ainda que isto não seja impossível. Deste modo, devem

ser estudadas todas as alternativas, como os falsos pisos, que se constituem numa

solução eficaz, embora de elevado custo. Existe ainda a possibilidade de fazer a rede

dos cabos de dados pelos tubos livres embutidos ou, como última medida, recorrer à

rede de canaletas ou tubos aparentes, que nem sempre são usuais, por interferir com a

decoração [F e. S 93].

Outro aspecto muito importante, na rede dos cabos de dados, é a instalação dos

periféricos, razão pela qual é conveniente prever pequenas aberturas, no caso dos

42

A instalação de equipamentos de tecnologia mais recente [C. Neto 94] nestes edifícios

já construídos é uma tarefa que sempre apresenta problemas. O ideal seria poder

contar com pequenos espaços e tubulações próprias para tais instalações,

características pouco usuais nestes edifícios. Estes problemas se apresentam de forma

mais acentuada com os equipamentos destinados às tarefas de comunicação,

considerando que os projetos atuais exigem muitos pontos para estas instalações. As

soluções que permitem enfrentar as intervenções estão baseadas em quatro

procedimentos [França 98]:

• Instalação do sistema de barramento (bus) no Edifício Inteligente, ou seja uma

única rede para dados, voz e telefonia;

• Instalar redes de área local;

• Locar pequenas centrais digitais de serviço integrado;

• Prever o aproveitamento da rede de cabos existente.

Sistemas de Cablagem Estruturada, rede única para voz, dados e telefonia. ( As

normas para o cabeamento estruturado são: [ANSI/TIA/EIA-568-

A/A1/A2/A3/A4/A5], [ANSI/TIA-569A/570A/606A/607], [TIA/EIATSB-

67/72/75/95] ).

43

g p [ ]

• Diante de qualquer inconveniente no sistema, os disjuntores termomagnéticos

instalados nas caixas de distribuição dos circuitos, protegem o sistema e, caso o

inconveniente permaneça, atua o disjuntor termomagnético instalado na caixa de

distribuição geral. Assim o sistema está sempre protegido, [Anixter 97].

• Os dados ficam protegidos nas caixas equipadas com módulos.

É muito importante utilizar cabos de dados de bom isolamento (suficiente para evitar

possíveis interferências). Os cabos de potência devem ser acondicionados em

eletrodutos aterrados, ou em eletrocalhas [Martins 98].

Na instalação dos cabos de potência e cabos de dados deve-se observar as seguintes

orientações [C. Neto 94] para a devida compatibilidade eletromagnética:

• A distância mínima entre cabos de dados e tubos fluorescentes, néon, etc., deve

ser de 12,7 cm;

• O comprimento máximo das redes de cabos de dados deve ser de 150 m. Em cada

segmento da rede, com esse valor máximo de comprimento, é necessário intercalar

caixas metálicas de passagens;

• Sob nenhuma hipótese deve-se fazer a rede dos cabos de dados pelos poços dos

elevadores, a não ser que aquela esteja devidamente isolada, [Frazato 93].

44

3. Rede de cabos de fibra ótica que não necessita ser modificada perante uma troca

de sistema;

4. Grande economia de rede de cabos entre andares.

Quanto à maneira de instalar, devem ser adotadas as seguintes distâncias de separação

entre a linha de alimentação e linha de dados, conforme as indicações do quadro 2.1.

Quadro 2.1 : Distância entre linhas de dados e alimentação [C. Neto 94].

Mínima Distância entre cabo de dados e alimentação (<480 V)

Menor que 2 kVA (cm)

2 a 5 kVA (cm)

5 a 8 kVA (cm)

Linhas de alimentação e cabos de dados sem proteção de eletroduto metálico: 12,7 30,5 61

Linhas sem proteção de eletrodutos metálicos aterrados (Cabo de dados): 6,4 15,2 30,5

Linhas e cabos de dados em eletrodutos aterrados: 3,8 7,6 15,2

• Redes de Área Local (RAL)

Para a instalação de uma Rede de Área Local (RAL), é necessário levar em conta uma

série de aspectos importantes, tais como: o raio da curvatura dos cabos (fibras óticas);

a possível interferência dos cabos de dados com os cabos de alimentação; as

distâncias máximas entre os equipamentos sem necessidade de repetidores.

Deste modo, no caso dos edifícios já construídos, torna-se necessário um estudo

prévio para fazer com que o cabo principal ou tronco da rede percorra o edifício, em

45

p , p g

Com relação às distâncias a considerar na instalação dos diversos equipamentos que

compõem a rede, devem ser obedecidos os seguintes critérios para toda a rede

[Martins 98]:

• A extensão máxima, entre a caixa de conexão de um local de trabalho ou um

controlador e os quadros de distribuição, não deve exceder 100 m;

• A extensão máxima, entre dois quadros de distribuição, não deve exceder 200 m;

• A extensão máxima de um circuito não deve exceder 700 m (a distância máxima

depende do sistema conectado).

Para a conexão dos terminais e equipamentos à rede utilizam-se os conectores

universais tipo RJ, que são os mesmos encontrados nas caixas de potência e de dados.

Entretanto, quando necessário, existem cabos com adaptadores metálicos que

garantem a união das caixas de potência e de dados, com os terminais e demais

equipamentos.

Considerando [C. Neto 94] a velocidade de transmissão de dados nesta rede, deve-se

protegê-la adequadamente de fontes de ruídos, tais como novas ligações, proximidade

de motores, etc. A utilização da fibra óptica pode ser a medida mais satisfatória nos

edifícios já construídos, onde a rede de cabos apresenta dificuldades na instalação que

se torna impossível a proteção da mesma, devido às interferências produzidas por

46

Uma opção para dotar os edifícios já construídos de equipamentos de elevada

tecnologia é o uso das centrais digitais. Estas, ainda que menos extensas que as redes

de área local estão entrando no mercado pouco a pouco, à medida que vão sendo

homologadas novas marcas e modelos. As centrais digitais devem ser a porta de

entrada para a Rede Digital de Serviços Integrados (RDSI), que se apresenta como

tendência tecnológica atual, à qual tanto fabricantes como construtores e usuários

estão procurando se adaptar. Como vantagem principal, ela traz a integração de voz e

dados no mesmo meio físico e a possibilidade de interligação de um terminal com

qualquer outro [C Neto 94].

Quanto ao que refere às redes de cabos, a instalação de centrais digitais não exige

medidas excessivas de segurança, devendo-se, entretanto, observar as seguintes

precauções [Martins 98]:

• Devido ao elevado número de extensões que costumam atender, com o objetivo de

evitar onerosas redes de cabos, é prudente a instalação de alguns subdistribuidores

por andar, por onde passarão as extensões;

• A união entre os subdistribuidores pode ser feita com um par de cabos, se

possível, com isolamento;

• Dependendo do tipo de equipamento, as centrais podem ser interligadas com

terminais remotos, via modems, facilitando a comunicação entre elas.

47

[C. Neto 94] consiste, fisicamente, em compartilhar os sinais de voz e dados e

telefone na mesma instalação.

Em relação às comunicações do Edifício Inteligente, a instalação é feita ligando a

unidade de acesso que consta de um modem e dois filtros (de freqüência baixa para o

sinal telefônico e de freqüência alta para a condutora de dados), junto a cada telefone

ao qual se associa um terminal informático. O outro extremo do cabo telefônico se

liga à unidade de transmissão, composta também pelo modem e os respectivos filtros,

que se instala junto ao processador de comunicações do centro de cálculo (o

computador principal com a base de dados). Cada unidade de acesso ou de

distribuição possui duas saídas: uma para a ligação ao processador de comunicações e

ao terminal, e outra a conexão telefônica normal, para se ligar ao telefone e ao

distribuidor telefônico convencional.

As transmissões, neste caso, são realizadas através da técnica de modulação de

freqüências, o que permite transmitir de modo sincronizado os dados sem que o sinal

telefônico fique alterado. Consequentemente, a instalação deste tipo de rede local, em

estrela, sobre o processador de comunicações, exige modificar unicamente os

extremos da rede telefônica instalada (no terminal ou no centro de cálculo), sem que

seja necessária nenhuma manipulação destas redes.

A rede de voz e de dados pode, também, ser empregada como suporte de transmissão

num sistema de controle em Edifícios Inteligentes com instalações de ar-

condicionado, segurança (antiintrusão e antiincêndio), com sistemas de alimentação

ininterruptas. Pode-se, ainda, aplicar alguns dos módulos dos níveis mais baixos dos

sistemas de controle para captar sinais, o mais próximo possível do ponto a controlar:

48

f

Retrofit é uma palavra inglesa que significa readequação ou reajustamento [Marques

93]. Em outras palavras, quer dizer adaptar algo do passado às mudanças promovidas

por uma nova era, ou seja, é um tipo especial de intervenção na instalação que implica

numa modificação conceitual do sistema para melhorar seu desempenho, do ponto de

vista econômico e da produtividade.

Dentro desta conceituação, o gerenciamento baseado em equipamentos de alta

tecnologia [Marques 93] pode duplicar os resultados positivos de conservação de

energia e aumentar a vida útil dos equipamentos e a facilidade de operação das

instalações.

Com os controladores de zona, baseados em tecnologia DDC (Direct Digital Control),

evitam-se os custos de calibragem dos controladores de velocidade utilizados nos

equipamentos, garantindo a comunicação entre equipamentos com faixas de

velocidades diferenciadas. Em grandes complexos como hospitais, universidades e

quartéis-generais corporativos, o fato de zonas estarem muito frias ou muito quentes

pode ser minimizado com os controladores DDC. Os custos de manutenção podem ser

reduzidos por meio de tarefas como a calibração remota, a supervisão realizada

através de software aplicativo. Este identifica falhas de funcionamento de

determinados equipamentos em tempo real, possibilitando medidas corretivas em

espaços de tempo bastante reduzidos, se comparados com os sistemas de controle

manual dos equipamentos tradicionais.

49

g ç q

com o EMS. O mesmo EPRI acredita que, com relação às indústrias, a economia pode

chegar a 40%.

2.4 - Manutenção em Instalações dos Edifícios Inteligentes

As instalações dos Edifícios Inteligentes [C. Neto 94] devem ser concebidas como um

conjunto sinergético de sistemas e serviços técnicos, com a função de suportar, com o

tempo, a funcionalidade. Isto vale especialmente para os sistemas de controle e

automação de instalações complexas, onde os serviços de assistência técnica e a

manutenção das instalações exercem papel determinante.

Na falta desses serviços, uma instalação poderá ter seu funcionamento

progressivamente deteriorado, eliminando todos os esforços realizados para sua

implantação. A manutenção dos Edifícios Inteligentes de alta tecnologia divide-se em

duas partes:

• Conjunto de ações necessárias para manter o sistema no nível inicial de

funcionamento (manutenção do sistema);

• Gerenciamento de manutenção informatizado.

É essencial que a empresa fornecedora tenha um bom serviço capaz de satisfazer as

exigências do cliente final.

50

Plano de manutenção (com fornecimento de peças de reposição);

• Formação de estoque de reposição junto ao cliente;

• Atendimento de emergência (24 horas);

• Eventual serviço de assistência remota, pela ligação de um terminal ou PC remoto

instalado na sede do fornecedor do sistema.

A gerência da manutenção é baseada num programa de gestão centralizada utilizando

uma base de dados que associa a cada máquina um conjunto de registros, cada um dos

quais descreve uma possível intervenção no componente em questão. Estes registros

contêm, em geral, quatro campos definidos:

1. Máquina ou componente;

2. Pessoal habilitado para a realização do reparo ou substituição;

3. Tipo de intervenção (peças, ferramentas, tempo);

4. Relatório do reparo.

O programa de gestão planifica as intervenções ao longo do tempo, da seguinte forma

[Evolução 95]:

51

As ordens de serviço são geradas automaticamente, de acordo com as informações da

base de dados e, logo após, são impressas. Depois da conclusão da informação, o

software atualiza os dados e gera relatórios de operação. Esses softwares estão no

mercado oferecidos como leasing aos usuários. Através desses relatórios é possível

fazer a análise completa do histórico da instalação:

• Dos custos de manutenção;

• Das falhas construtivas ou de projeto.

Um sistema integrado oferece vantagens substanciais não só no plano econômico

(redução do pessoal empregado nos serviços de manutenção) mas, sobretudo, no

plano operacional e organizacional. Garante soluções de problemas de emergência em

tempo reduzido, libera a empresa da tradicional dependência dos conhecimentos do

técnico e coloca à disposição de toda organização uma documentação técnica

completa que cobre qualquer instalação a ser gerenciada.

2.5 – Sistemática Atual dos Edifícios Inteligentes no Brasil

Um dos maiores problemas nos projetos de Edifícios Inteligentes no Brasil que

desejam incorporar a tecnologia da inteligência se refere ao momento de se decidir

por este caminho. Geralmente, neste tipo de empreendimento (na maioria das vezes,

edifícios que desejam algum tipo de automação predial), o contato com a inteligência

e com os fornecedores de sistemas de automação predial se dá depois que as

52

p ç ç p q

multidisciplinares, os consultores podem abreviar o tempo de pesquisa, indicar com

maior isenção as possibilidades e evitar deformações em relação ao conceito dos

Edifícios de Alta Tecnologia.

Para uma perfeita realização falta, ainda, uma maior definição das atividades dos

diversos agentes atuantes. Normalmente, vê-se uma superposição de atividades e uma

enorme falta de equilíbrio entre as partes, o que torna impossível a identificação do

papel que realizam os arquitetos, consultores, engenheiros de sistemas, projetistas,

fabricantes e instaladores dentro deste processo. No Brasil, estão surgindo as

primeiras empresas especialistas em Edifícios Inteligentes, e os equipamentos estão

migrando da área industrial.

2.5.1 – O Mercado para os Edifícios Inteligentes

O futuro do Edifício Inteligente [Levay 93] é difícil de predizer, mas de uma coisa

pode-se estar certo: “A tecnologia continuará se desenvolvendo”. Está-se prestes a

presenciar uma revolução no campo dos sensores e controladores.

Um fato importante no cenário brasileiro [C. Neto 94] é que, com o final da reserva de

mercado para equipamentos de informática, deve-se observar a curto prazo um

aumento na produção destes equipamentos, com uma maior concorrência no mercado,

o que provocará a sua inevitável redução de custo, além de uma esperada melhoria de

qualidade e capacidade técnica.

53

2.5.2 – Aspectos Econômicos

Os investimentos a serem realizados, em qualquer área, são escassos e dependem de

complexos estudos de viabilidade. Isto faz com que a filosofia dos equipamentos de

elevada tecnologia seja revista. O que deveria ser uma forte razão para seu

fortalecimento pode passar por uma equivocada noção de economia, a funcionar como

elemento desestimulador [Bauer 88].

A economia e a racionalização dos serviços, conseguidas pelas possibilidades que

oferecem os equipamentos de alta tecnologia, são muitas vezes subestimados em

função do investimento inicial.

Uma solução viável seria conscientizar proprietários, construtores e incorporadores de

edificações, sobre os conceitos envolvendo os Edifícios Inteligentes e as previsões

construtivas que devem ser consideradas, inclusive das possibilidades de futura

implantação dos equipamentos por iniciativa própria dos usuários finais, uma vez

incluídas no projeto inicial dos Edifícios Inteligentes.

É igualmente errôneo supor que a utilização de tecnologias avançadas é privativa de

Edifícios Inteligentes de gastos elevados. As exigências de segurança, a economia

energética, a eficácia e o conforto, permitem conceber Edifícios Inteligentes, nos

quais, com um bom projeto, é possível tirar vantagens econômicas que amortizam

rapidamente os gastos.

54

• Pura amortização. Por exemplo, o investimento que se recupera através de um

programa de economia energética;

• Os investimentos que estão sujeitos à economia de escala, como o sistema de

segurança que justifica, por seu tamanho e características, investimentos nos

sofisticados equipamentos de controle;

• Os investimentos justificados pelos benefícios indiretos, não quantificados

economicamente, mas que podem trazer, por exemplo, prestígio para a entidade

que a realiza.

A engenharia, a economia e a arquitetura devem se complementar para encontrar

soluções cada vez de menor consumo de água, gás e energia elétrica. Com o advento

do Edifício Inteligente, verifica-se uma possibilidade de redução substancial dos seus

consumos.

2.6 – Segmentos da Construção Civil

2.6.1 – Clínicas e Hospitais

Neste segmento [Lima 96], o gasto com energia elétrica, principalmente com

iluminação e ar condicionado, é bastante elevado. Os contratos feitos com as

55

g , g

carga das instalações. A evolução da informática e da eletrônica permitiu a esse

segmento de clínicas e hospitais a utilização intensiva dessa tecnologia, com preço

acessível.

As instalações de um Sistema de Barramento (bus), que conduz em uma rede voz,

dados e telefonia, em função de suas características, adaptam-se perfeitamente aos

controles e necessidades hospitalares. Sistemas de iluminação, ventilação, controle de

persianas e chamada de pacientes podem ser comandados por funções

automáticas/programáveis através de sensores (luminosidade; anemômetros;

temperatura; presença; etc.), relés, memorizador de cenários, etc. Um sistema simples

e eficiente é o controle de presença nos apartamentos, que atua tanto no ar

condicionado como na iluminação.

Através do Sistema de Barramento (bus), são interligadas as janelas/persianas aos

sistemas de gerenciamento de energia e, assim, quando são abertas, ocorre

instantaneamente uma interação, ou seja, o nível luminotécnico diminui e o aparelho

de ar condicionado reduz sua carga.

A iluminação artificial só é acionada caso a iluminação natural incidente nos

ambientes esteja em nível inferior ao projetado e, mesmo assim, se for necessário, isto

ocorre após a comparação automática entre essas duas fontes de energia luminosa, de

forma que, as lâmpadas, dimerizadas (dimmers), fornece o complemento do nível

luminotécnico desejado.

56

p p ç ç p ,

administração do hospital, garantir repouso absoluto aos pacientes. Nas áreas de

blocos cirúrgicos pode-se ter sempre um nível adequado de iluminação, bem como

controlar o acesso de pessoas de serviço e profissionais da área médica.

A utilização de energias renováveis, como o uso da energia solar para aquecimento de

água, tem-se mostrado um investimento bastante rentável. Outros aspectos

importantes nos sistemas de aquecimento de água são o controle da temperatura na

produção e, a manutenção adequada do isolamento térmico das tubulações.

Existe a possibilidade de utilização do software de visualização que permite, através

de um computador, monitorizar todas as instalações gerando sinais de alarme e

informando defeitos.

Também na área médica são aplicados sistemas que transmitem o monitoramento das

funções cardíacas de uma pessoa através da transmissão do eletrocardiograma EGA

completo. Este sistema é ligado a um centro médico que recebe o sinal do

eletrocardiograma e analisa. Outro sistema, nesta mesma área, é o que transmite ao

médico, resultados de exames como radiografia, etc.

A partir disto, abre-se um leque muito grande de possibilidades que poderão ser

usufruídas por pacientes, funcionários, administradores e investidores.

• Diagnóstico Médico à Distância

57

Ambos os países se comprometeram, por meio de um convênio assinado pelos

ministros competentes, a estabelecer uma ligação digital (que possibilita a circulação

de imagens) permanente e bidirecional, para a transmissão de dados médicos,

radiografias e imagens entre diferentes centros médicos dos dois países.

Este convênio entre os dois países compreende um sistema de telediagnóstico à

distância que, além do avanço das técnicas de comunicação, representa também um

grande progresso para o paciente, uma vez que oferece maior rapidez e qualidade no

diagnóstico e na terapia por meio da consulta a especialistas de outros países, sem

necessidade de deslocamento do paciente.

2.6.2 – Hotéis

O sistema de automação [Lima 96] nas instalações elétricas de hotéis é praticamente

idêntico ao sistema de clínicas e hospitais. A implantação deste sistema já mostrou

reduções de até 30% no consumo de energia elétrica em alguns hotéis pesquisados,

segundo o PROCEL. Os vilões da energia nesse segmento são iluminação e ar

condicionado. Pode-se verificar, em hotéis com sistema de automação, economias

significativas do consumo de energia, como por exemplo no uso adequado dos

equipamentos para conservação de alimentos. Para tanto, deve-se verificar algumas

condições:

• Realizar periodicamente o degelo nos evaporadores, para evitar acúmulos de

camadas de gelo e, com isto, perda de rendimento do conjunto frigorífico;

58

horários de baixa operação;

• Utilizar prateleiras abertas e de material metálico no interior das câmaras

frigoríficas para facilitar a transmissão de ar frio e a limpeza periódica;

• Promover uma adequada ventilação nas cozinhas;

• Garantir a utilização do ar condicionado otimizado.

Nesse segmento, os sistemas de ar condicionado representam cerca de 50% do

consumo de energia elétrica. Mesmo usando aparelhos de janela, é importante adequar

a potência do ar condicionado à carga térmica dos ambientes. A vedação dos locais

condicionados deve ser perfeita. Um investimento para reduzir o consumo de energia

do ar condicionado pode ser amortizado em pouco tempo.

2.6.3 – Supermercados

A comercialização de alimentos [Lima 96] exige cuidados especiais, sobretudo quanto

à conservação. Para isso são utilizadas câmaras frigoríficas, que, nesse segmento,

representam em média 41% do consumo de energia elétrica. Essas câmaras devem ser

usadas corretamente para evitar inconvenientes tais como:

• Depósito de gelo nos evaporadores;

59

Os fornos e estufas, por serem cargas normalmente de potência elevada, quando não

otimizadas podem comprometer o fator de carga das instalações.

Portanto é preciso adotar algumas medidas tais como:

• Programar a utilização dos fornos nos horários de tarifas mais baratas;

• Manter o isolamento térmico das paredes dos equipamentos sempre em boas

condições;

• Utilizar sistemas de automação para controle de demanda que atuem sobre estas

cargas.

Uma solução bastante útil para os supermercados são os geradores de energia elétrica

independentes. O estabelecimento que possuir seu próprio gerador pode desligar-se da

concessionária nos horários de tarifas mais elevadas e manter-se energizado por sua

própria geração de energia.

2.6.4 – Shopping Centers

Nos shopping centers, a climatização é restrita aos ambientes individuais. A

ventilação cruzada poderia ser utilizada em todo o seu interior, mas isto ainda não

acontece, sendo este sistema usado apenas nos corredores (lado de fora das lojas). As

60

ç , p q p

Neste segmento, os sistemas de iluminação representam cerca de 31% do consumo de

energia do condomínio. Deve-se utilizar equipamentos (lâmpadas, luminárias,

reatores, etc.) dentro do devido critério técnico de conforto visual, mas sempre

associados à maior eficiência e redução de custo. As tecnologias das lâmpadas

eficientes permitem atualmente uma perfeita adaptação a qualquer projeto

arquitetônico e o uso de luminárias decorativas.

Nos projetos arquitetônicos dos shoppings, para maior economia de energia elétrica

aplicada à iluminação, é sugerida maior utilização da iluminação natural, utilizando

no teto coberturas de policarbonato, que filtram a radiação ultravioleta solar, deixando

passar a luminosidade natural.

Uma iniciativa bastante viável é a utilização de sistemas inteligentes de iluminação,

seja por controle proporcional à quantidade de luz natural presente, ou por sensores de

presença em locais em que o fluxo de pessoas é esporádico.

Os níveis de iluminamento devem estar de acordo com a [NBR-5313], pois

iluminamento excessivo ou deficiente pode causar doenças ocupacionais e aumentar o

consumo de energia.

2.6.5 – Universidades

61

Um Sistema Inteligente para Análise do Consumo de Energia em Edifícios:

Aplicação num Campus Universitário”.

Um valor significativo de energia [ASHRAE 88], que se desperdiça em um campus

universitário, pode ser atribuída o uso indevido de equipamentos de iluminação e

condicionamento de temperatura.

Na Universidade, um sistema inteligente pode contribuir significativamente para a

economia de energia, mantendo os edifícios sob eficientes níveis de operação através

de monitoração e gerenciamento do consumo energético.

Além de um sistema inteligente, neste caso apresentado como exemplo, uma equipe

de ação para complementar a atuação do sistema. Este conjunto foi alicerçado no

protótipo desenvolvido para o University Student Recreation Center (Rec Center) da

University of Colorado, por Haberl e Claridge em 1987.

A amortização dos gastos realizados nos equipamentos inteligentes de automação para

redução de energia nos diversos edifícios do campus, foi de aproximadamente dois

anos.

O Campus da Universidade do Colorado possui uma unidade centralizada de

fornecimento de vapor, eletricidade, gás natural, água fria para climatização, água e

serviços de comunicação distribuído aos diversos Edifícios Inteligentes, através de

uma rede de túneis subterrâneos.

Existem na universidade os seguintes serviços:

62

• Serviços computadorizados para controle de manutenção.

O Rec Center (Centro de Recreação Estudantil) é um grande Edifício Inteligente,

multipropósito, que ocupa 13.935 m2 em dois blocos principais e possui um ginásio,

pista de patinação no gelo com acomodação para público, quadras de handball e

racketball, piscina, hall, vestiários masculino e feminino, salão de levantamento de

pesos, almoxarifado, lavanderia e escritórios de administração. O Edifício Inteligente

consta de oito zonas simples com aquecimento e ventilação e um sistema de

calefação, ventilação e ar condicionado para o resto do Edifício Inteligente. Estas

instalações representam um consumo aproximado de 18.483 MBtu por ano.

Os gastos neste Edifício Inteligente são distribuídos na seguinte proporção:

• 69,8%, custos de eletricidade;

• 24%, custos de geração de vapor;

• 5,2%, custos com consumo de água;

• 0,7%, custos com consumo de gás natural.

Para a otimização dos consumos energéticos foi utilizado o Sistema de Consultas para

Análise do Consumo de Energia em Edifícios Inteligentes denominado BEACON,

com as seguintes funções:

63

• Diagnosticar quais são as causas do consumo anormal.

O Software BEACON foi projetado inicialmente em 1975, como ferramenta para

prover a administração e o pessoal da manutenção de um sistema de avisos, quando o

edifício se encontrasse sob um nível de consumo de energia fora dos padrões

estabelecidos. O Sistema foi desenvolvido para gerenciar sistema de energia existente.

O BEACON é composto de dois elementos principais: os prognósticos de consumo e

um sistema inteligente de consulta por computador. Os dois componentes estão

idealizados para operar com computadores administrativos de 8/16 bits.[C.NETO-94].

As metodologias utilizadas foram:

• A consulta pelo computador é a porção inteligente do sistema e constituída de um

conjunto de normas que se processa a cada dia, utilizando as informações passadas

pelos prognósticos do consumo. As regras preestabelecidas prescrevem uma

codificação do conhecimento pertinente às características operacionais e de

manutenção de cada Edifício Inteligente. Estas características são determinadas

por várias fontes, como entrevistas com o pessoal da manutenção, conhecimentos

adquiridos pelas inspeções diárias, informações calculadas e tomadas das plantas e

especificações do Edifício Inteligente;

• Medições diárias, em folhas de avaliação, calculando o consumo comparativo e,

em seguida, acionando o sistema inteligente para determinar as causas do

64

Eletricidade: 438,12 kWh/dia considerando para o cálculo os horários de

operação (horas/dia), o controle de temperatura da pista de patinação, a

temperatura ambiente, e a freqüência (pessoas/dia);

• Eletricidade para a pista de patinação: 119,22 kWh/dia – considerando o controle

de temperatura da pista, a temperatura ambiente e a temperatura da água

fornecida;

• Vapor para piscina: 727,57 lbs/dia – considerando a freqüência (pessoas/dia), a

limpeza da piscina, a temperatura ambiental, os horários de utilização e a

temperatura da água fornecida;

• Outros vapores: 3.451,48 lbs/dia – considerando a temperatura ambiental, a

temperatura da água fornecida, os horários de utilização, a freqüência e a

velocidade do vento;

• Água para a piscina: 2.094 m3/dia – considerando os horários de utilização e

freqüência, a temperatura ambiental, a temperatura de fornecimento da água e a

limpeza da piscina;

• Outras águas: 9.879 m3/dia – considerando os horários de utilização e freqüência,

a temperatura ambiental, a temperatura de fornecimento da água e a temperatura

da pista de patinação.

O Sistema BEACON , aplicado no Rec Center propõe checar e controlar:

65

• O excesso de uso de vapor, compressor elétrico e outras fontes de eletricidade

utilizadas durante a manutenção da pista de patinação;

• O excesso de outras fontes de eletricidade utilizadas durante a passagem para o

circuito da iluminação de emergência;

• O excesso de utilização de vapor nos trabalhos de lavanderia;

• O excesso de vapor utilizado na piscina pela abertura de portas, em dias frios;

• O excesso de vapor utilizado na piscina quando as cobertas não são colocadas à

noite;

• O excesso de energia elétrica utilizada pelos ventiladores, como prevenção de

congelamento dos radiadores;

• O excesso de energia elétrica utilizada pelo sistema de ar condicionado da

administração durante as horas de pouca ocupação;

• A utilização excessiva de água durante a irrigação dos jardins;

• A temperatura da pista de patinação excessivamente alta ou baixa.

66

ç p p

conhecimentos para as regras do BEACON , (sitema especialista que coleta dados da

base e os gerencia).

2.6.6 – Escritórios

Com o surgimento de novos equipamentos automatizados para uso dos escritórios,

foram observadas mudanças significativas no aumento da produtividade e qualidade

de trabalho.

O processo anterior constava de equipamentos isolados, sem nenhum contato entre si

e, usava a rede telefônica como único suporte para transmissão de dados e

documentos. Atualmente, os modernos escritórios são dotados de redes de

transmissão de dados de alta velocidade, para integrar todos os serviços e permitir o

compartilhamento dos equipamentos. Essa evolução proporciona uma sensível

economia de tempo e investimentos.

A nova tecnologia, permite processar um documento com velocidade considerável em

relação aos processos anteriores.

Verifica-se também, a disponibilidade de outros serviços que melhoram a qualidade e

desempenho dos escritórios, tais como:

• Agendas e listas telefônicas controladas por computadores;

67

• Dispositivos de segurança para documentos confidenciais;

• etc.

As consultas ao centro de dados das empresas possibilita a aproximação com seus

clientes facilitando as trocas de informações.

Neste segmento, as Rede Locais (LAN) apresentam uma solução bastante viável,

permitindo a redução de custo de aquisição de equipamentos (compartilhamento de

impressoras com diversos computadores), aumentando a produtividade.

• Gerenciamento e Controle de Escritórios

“O Eficiente Gerenciamento e Controle de Edifícios de Escritórios”

A ACS (Automação, Controles e Sistemas Industriais) implantou um sistema de

automação predial [Rosa 92] no Edifício Linneo de Paula Machado, destinado a

escritórios de empresas multinacionais, localizado na Avenida Almirante Barroso, no

centro do Rio de Janeiro.

O edifício Linneo de Paula Machado (Rio de Janeiro - RJ) dispõe de 43 pavimentos,

sendo que cada andar possui 1200 m2 de área, totalizando 53.400 m2.

O sistema de automação instalado neste edifício comercial desempenha as seguintes

funções:

68

• Supervisão e telecomando das instalações elétricas (subestação, disjuntores, relés

de subtensão, falta de fase, sobrecorrente, etc.);

• Supervisão e telecomando da iluminação;

• Supervisão da rede de alarmes de emergência;

• Supervisão e telecomando do grupo gerador;

• Detecção de incêndio (atuação de detectores automáticos/acionadores manuais,

chave de fluxo de sprinklers).

O edifício dispõe de 1000 pontos supervisionados/controlados por um sistema

composto por:

• Um controlador programável µMACS-C64, com CPU 8031 para 32 pontos, com 4

módulos para cartões de 8 pontos;

• Uma unidade de expansão µMACS-S64, com barramento expansor para mais 128

pontos, em módulos de cartões de 16 pontos;

• Uma unidade de bateria µMACS-B64, com alimentação 24 Vcc, no-break,

carregador/flutuador e baterias gelatinosas.

69

g ,

O gateway (tradutor de protocolos de diversas redes de nível de processamento

superior) é localizado junto à sala de controle do edifício e utiliza uma única unidade

mestre de supervisão µMACS-M64 que possui os seguintes periféricos:

• Uma unidade teclado;

• Um dispositivo display alfanumérico responsável pela coleta e envio de dados a

todas as unidades remotas (interface homem-máquina do sistema);

• Estação de gerenciamento do sistema;

• Unidade mestre de supervisão do sistema através de interface serial com os

sensores e medidores da plataforma de dados;

• Vídeo para observar as telas sinópticas de todos os pavimentos com o

posicionamento e estado dos respectivos pontos de supervisão/comando;

• Uma impressora acoplada para registrar todos os eventos simultaneamente nos

momentos das ocorrências;

• Subsistemas de segurança (incêndio, intrusão, controle de acesso, segurança

pessoal) são monitorados continuamente na central de supervisão.

70

• Supervisões das instalações hidráulicas e elétricas;

• Supervisão do sistema anti-incêndio;

• Monitoramento contínuo do subsistema de segurança.

2.6.7 – Residências (Domótica)

Domótica (do latim domus casa), a residência automatizada.

A Domótica é definida como: “integração de distintas automações em conforto

ambiental ou pessoal, segurança de bens e pessoas, comunicação interna e externa e

no controle e gestão de fluidos. Integrados todos esses elementos, geram serviços

avançados que têm como objetivo melhorar a qualidade de vida” [Casa 93].

Os pontos básicos da Domótica são:

• Segurança;

• Economia de energia na faixa de 25%;

• Otimização dos consumos;

71

• Utilização de energia otimizada;

• Diálogo do usuário com o aparelho eletrodoméstico;

• Sistema de conforto e outros.

Esse tema [C. Neto 94] é bastante adiantado nos países mais evoluídos como a

França, principalmente para usuários idosos e deficientes físicos. No Brasil, um país

onde a questão é a falta de moradia, parece excessivo falar em Domótica mas,

seguindo o exemplo da França e Espanha, são construído habitações de interesse

social incorporando a Domótica. O retorno do investimento se dá em 2 anos em

função da diminuição dos custos com economia de energia e manutenção.

Outra definição de casa inteligente [Felici 90] é “aquela que contém um sistema com

capacidade de atuação, regulação e controle dos dispositivos periféricos,

eletrocomandados, integrados para atender às necessidades de uma residência”.

As funções essenciais desse sistema são:

• Comunicação de dados e lógica, pelo menos entre dois dispositivos para trocar

informações e/ou mensagens de controle;

• Possibilidade de comunicar os diversos dispositivos a nível de funcionalidade

(Exemplo: célula fotoelétrica regulando a intensidade luminosa das luminárias).

72

• Interação automática (os equipamentos devem estar conectados ao Sistema de

Barramento, que interligam todos os dispositivos, sensores e atuadores com o

objetivo de trocarem mensagens entre si) e comandados por dispositivos

periféricos);

A comunicação entre os equipamentos, na rede de dados, é a base para um bom

funcionamento, garantindo:

1. Controle das trocas de mensagens entre as diversas unidades para operar diversas

funções e desenvolver uma operação de diagnósticos;

2. Distribuição de sinais com relativa troca de comandos de atuação;

3. Distribuição de dados, e transporte de informações, estritamente necessários ao

controle (sinais, rádio, vídeo).

Na instalação de uma casa inteligente, é notório a dificuldade gerada pela escolha dos

equipamentos periféricos ainda não padronizados.

Arquitetura de um sistema típico:

• Rede de distribuição dos comandos de atuação;

• Sensores e atuadores;

73

• Videocitófono, com mensagens e funções de secretaria;

• Controle remoto para abrir a porta;

• Fechadura magnética com código de acesso;

• Sistema antiintrusão;

• Iluminação combinada com abertura de portas e janelas e medição da intensidade

luminosa externa;

• Supervisor central de presença;

• Dispositivo para comunicação (controle de instalação de televisão, multimídia

para quarto de criança);

• Sensores para reconhecer movimento;

• Dispositivo de alarmes ativados, para quando crianças se aproximarem de objetos

perigosos;

• Sinalização de janela aberta;

• Difusores acústicos;

74

Controle de acesso;

• Regulação climática;

• Segurança médica;

• Teleobservância, etc.

Os equipamentos da casa inteligente precisam ser padronizados tanto à nível físico

(refere-se às dimensões dos componentes) como lógico (definido pelo software

implementado e os protocolos utilizados) [Felici 90].

2. Meio físico utilizado para comunicação especificado pela Open System

Interconnection (OSI) da International Stantard Organization (ISO).

3. Tipo de Sistema de Barramento (bus) utilizado, tais como EIBUS, Batibus, HSS,

S3B, D2B, Spread Spectrun e outros. O Bus deve ser dotado de um sistema que

confirma a recepção de comando bem como a confirmação de funcionalidade dos

periféricos, alimentando a confiabilidade de mensagens recebidas.

• Análise da Situação Existente

Os sistemas Home Automation são escassos [Casa 93] devido ao custo elevado e

dificuldade de adaptação à situação arquitetônica atual.

75

g ( g , q ç p p )

tendência de mercado é que as empresas especialistas dos software façam leasing dos

sistemas. Como exemplo tem-se:

1. Sistema de Barramento (Batibus) gerencia:

• Aquecimento elétrico;

• Controle de eletrodomésticos com referência à atenuação do consumo de

energia elétrica;

• Controle de acesso;

• Revelador de presença.

O funcionamento desses sistemas se baseia na comunicação dos Sistemas de

Barramentos (bus), via:

• Onda portadora;

• Onda de rádio;

• Radiação infravermelho.

76

p p

Possui controle também por telecomando portátil que codifica as ordens de saída

sobre a linha telefônica [Casa 93].

Encontram-se também no mercado aparelhos que controlam, via telefone, funções

domésticas tais como aquecimento elétrico, comunicações, controle de acesso,

controle de presença, alarmes técnicos através de uma central de gestão com interface

telefônica. Como exemplo tem-se [Felici 90]:

1. Domocontrol da Legrand;

2. Nestor II.

O fornecedor Dormilec apresentou o produto Domitel que mostrou uma evolução a

nível de gerenciamento doméstico. Desenvolve as seguintes funções:

• Regula o aquecimento elétrico através de programação horária;

• Central de alarme contra perigo de incêndio;

• Gestão dos telefones recebidos;

• Dispositivos de controle à distância baseados em um computador dedicado ao

monitoramento dos consumos energéticos e telefônicos.

77

p p

constituído de inteligência central.

Esses aparelhos acumulam as funções [Felici 90]:

• Regulação do aquecimento de qualquer cômodo da casa;

• Programação da temperatura por dia/hora e ano;

• Monitoramento do consumo de aquecimento de água quente e fria;

• Monitoramento da energia elétrica e telefone;

• Célula para alarme antiintrusão;

• Gestão de alarme técnico;

• Gestão das mensagens diagnosticas do aparelho monitorado;

• Função teleobservância e teleassistência;

• Sistema para comunicação;

• Controle remoto dos equipamentos de utilização doméstica. Como exemplo tem-

se o Domobox fabricado pela indústria Cesame, européia.

78

• Temperaturas internas nos apartamentos;

• Antiintrusão das áreas privativas comuns.

Na área de controle de acesso, observa-se sistemas com telecâmera com instalação de

circuito fechado de televisão, oferecendo possibilidade de zoom para objetos distantes.

Esses sistemas de teleobservância doméstica controlam o acesso, através da proteção

volumétrica revelando presença no interior, e barreiras protegendo portas e janelas.

Funcionam com microondas, raios infravermelhos ativo e passivo (revelando o calor

do corpo humano), combinados (microondas e infravermelho passivo).

Existem ainda sistemas que revelam agentes perigosos tais como: gás, água, princípio

de incêndio. Esses sistemas sinalizam a presença de gás, ativando a central de

sinalização acústica e acionando ainda as eletroválvulas de fechamento de gás dos

aparelhos domésticos. Esses sistemas são sensíveis ao aumento de temperatura e

fumaça, através de câmara de ionização que podem revelar a presença de fumaça

através de sensores ópticos sensíveis que medem a transparência do ar. Os sensores

são ligados a uma central que ativa os alarmes.

Também o conforto é um item de preocupação dos fornecedores de sistemas de casas

inteligentes, tal como o monitoramento médico. O sistema observa a saúde das

pessoas no interior das residências e é dotado de:

• Telefone da mesa e radio comando das funções;

79

movimento em um espaço tempo;

• Sinaliza presença de agressor.

Verifica-se que no mercado existem vários sistemas na área da Domótica, porém o

seu ponto mais negativo deve ser salientado, como a falta de compatibilidade entre os

sistemas.

As instalações residenciais, para utilizar esses sistemas, deveriam prever canalizações

para passagem de cabos de transmissão de comando e de baixa tensão, separados da

rede convencional e do sistema telefônico, para evitar possíveis interferências.

80

3.1 - Introdução

Atualmente, constata-se um grande desenvolvimento tecnológico das instalações dos

Edifícios Inteligentes, o que exigirá dos profissionais dessa área constantes atualizações

para se adaptar às mudanças.

No segmento de edificações verifica-se uma nova metodologia na elaboração das

instalações elétricas, proporcionando máxima flexibilidade e qualidade dos serviços

prestados [Batibus e EIB- 93].

O novo método consiste em individualizar, nas instalações, os circuitos de potência dos

circuitos de comunicação. Os circuitos de potência permanecem inalterados, mas os

circuitos de comando são feitos através de um Sistema de Barramento (bus), serial de

comunicação, onde são interligados sensores [Silva 97], emissores e receptores de

mensagens.

Com esta tecnologia, vários equipamentos podem se tornar inteligentes, incorporando

controles microprocessados. O Sistema de Barramento (bus) é a via [Jonhson 95] usada

para o comando dos equipamentos:

• Aparelhos de ar-condicionado, eletrodomésticos;

• Elevadores;

81

• Disjuntores e das chamadas proteções digitalizadas em geral;

• Quadros de distribuição, que passam a ser programáveis.

3.2 – Instalação do Sistema de Barramento (BUS) [Sistema Bus 93]

Com o avanço da microeletrônica e da comunicação digital surgiu o Sistema de

Barramento (bus), que interliga todos os dispositivos, sensores e atuadores através de

interface apropriada, as quais trocam mensagens entre si nas instalações elétricas.

Essa tecnologia vem substituir as instalações tradicionais que consta de complexos

circuitos de comando para executar as automações .Alem da complexidade para

elaborar sistemas de comandos atendendo mais de uma condição, qualquer mudança

prevista no sistema, é basicamente refazer o projeto.

As limitações dos projetos de automação, quando se deseja controlar mais de uma

função para a mesma condição, inclusive com ocorrências simultâneas, foi o suficiente

para a implantação de uma lógica de sistemas [Sistema BUS 93].

Na Ilustração 3.1 estão representados as duas redes distintas: rede lógica e de

alimentação de potência.

82

Figura 3.1 – Ilustração de uma rede de potência e rede lógica (bus).

Dentro dessa nova proposta de projetos e instalações, as funções dos vários dispositivos

são realizadas de modo inter-relacionado. A integração pode ser realizada em diversos

níveis, partindo das funções e dos equipamentos de cada instalação (iluminação,

hidráulica, climatização e outros) atingindo, finalmente, a integração global de todas as

funções de gerenciamento de um Edifício Inteligente.

No caso de se prever qualquer alteração no sistema de comando ,não è necessário

refazer a instalação ,mas simplesmente alterar a programação do software.

A vantagem principal se dá quando necessário as alterações do comando, pois são

realizadas através dos endereços dos microprocessadores de cada dispositivo [Siemens

97] sem alterar a cablagem.

83

Os softwares específicos para instalação predial decodificam os sinais transmitidos ou

recebidos dos equipamentos, permitindo fácil monitoração do Edifício Inteligente. Eles

permitem visualizar em tempo real os diversos processos prediais, entre eles:

• O patamar do consumo de energia elétrica total ou em determinadas partes da rede;

• A atuação de disjuntores termomagnéticos e diferenciais;

• O nível de líquidos;

• O controle de acessos;

• Alarmes técnicos.

Para essa nova maneira de instalar, a cablagem inicial é de fácil execução, permitindo

inclusive pré-cablar o Edifício Inteligente antes de projetar [Primary 99] detalhadamente

a instalação.

Para as mudanças no sistema, as alterações são realizadas através dos endereços dos

microprocessadores de cada dispositivo [Siemens 97] sem alterar a cablagem.

Na Figura 3.2, são ilustradas diferentes topologias de instalação do Sistema de

Barramento (bus).

84

3.2.1

As in

Instal

da ma

3.2.2

Um d

de

exclu

Figura 3.2 – Ilustração da rede de computadores e rede lógica.

- Os Critérios Gerais e as Normas de Referência

stalações do Sistema de Barramento devem ser de acordo com as Normas de

ações Elétricas [NB-5410]. Normas específicas ou a inclusão de capítulos tratando

téria em referência estão em elaboração.

- Sistema EIB (European Installation Bus)

os tipos de Sistema de Barramento é o sistema europeu EIB. A sua configuração é

forma descentralizada, onde o intercâmbio de sinais e comandos ocorre

sivamente no nível dos dispositivos funcionais (interruptores, sensores, motores,

85

Figura 3.3 – Ilustração de um esquema geral de um sistema EIB.

Cada linha principal, que define uma zona, é derivada da dorsal, via um acoplador

Backbone Coupler (Bbc). As linhas principais podem ser ligadas, via acopladores Linie

Couplers (LC), às linhas secundárias, cada uma constituída de um ou mais segmentos.

Na Figura 3.3 está representada a estrutura de um sistema EIB genérico. Todas as

ligações indicadas no esquema, em qualquer nível (backbone bus, main line, linhas,

segmentos) são feitas com o Sistema de Barramento (bus), tipo EIB.

A mídia utilizada no sistema EIB é constituído de um par trançado ou par telefônico. Os

segmentos podem ter diversas topologias, conforme Figura 3.2 (barramento, estrela,

arborescente, anel, ou qualquer combinação destas), porém os limites dimensionais

devem ser respeitados: 1000 m e 64 dispositivos. Em qualquer ponto da rede é possível

86

• Dispositivos de sistema (suportam e realizam todas as operações básicas);

• Dispositivos acopladores, LC;

• Modulo de alimentação (24V c.c.);

• Dispositivos de aplicação (permitem o controle efetivo do Edifício Inteligente:

interruptores, relés atuadores, sensores de grandezas físicas tais como:

luminosidade, temperatura, dispositivos de sinalização, e outros).

Os acopladores LC são dispositivos gerenciadores de tráfego de informações (dados,

sinais, comandos) instalados, entre cada componente e o barramento de transmissão.

O módulo básico dos acopladores é a unidade Bus Copling Unit (BCU), que efetua a

conexão dos dispositivos de aplicação. A unidade Bus Copling Unit (BCU), é uma

unidade microprocessada conforme mostra a Figura 3.4. Essa unidade pode vir

incorporada aos dispositivos, ou então com meios que permitem a conexão do módulo

aplicativo.

Os acopladores LC são dispositivos gerenciadores de tráfego de informações (dados,

sinais, comandos) instalados, entre cada componente e o barramento de transmissão.

O módulo básico dos acopladores é a unidade Bus Copling Unit (BCU), que efetua a

conexão dos dispositivos de aplicação. A unidade Bus Copling Unit (BCU), é uma

87

Composiç

• Geren

1. M

2. A

3. EE

de

Figura 3.4 – Ilustração da composição da BCU (Bus Copling Unit).

ão dos acopladores BCU:

ciador de comunicação;

icroprocessador;

memória ROM, que é o software do Sistema de Barramento;

PROM (parametrização, onde cada BCU é configurada para as funções que

ve executar de acordo com o dispositivo a ela associado);

88

A passagem de informação de uma seção a outra do sistema é sempre controlada por um

gerenciador de tráfego de informações. Assim, para passar da linha principal para uma

linha qualquer ou secundária, é necessário um acoplador LINIE COUPLERS (LC).

A ligação entre o segmento de linha e o segmento subseqüente é realizada mediante um

repetidor. Cada acoplador Backbone Coupler (BBC) ou LINIE COUPLERS (LC) é

configurado para filtrar as informações provenientes da linha controlada. Os repetidores,

entretanto, não efetuam nenhuma filtragem deixando passar todas as informações, mas

também gerenciam a comunicação.

• Telegrama de Endereços

.

A troca de informações entre os dispositivos ocorre mediante telegramas compostos de

um conjunto de bits, que codifica as informações transmitidas.. Na Figura 3.5 é

apresentada a estrutura de um telegrama EIB..

Figura 3.5 – Ilustração da estrutura de um telegrama EIB

89

a mais de um endereço de grupo, de modo que o mesmo possa operar segundo diversas

lógicas funcionais.

• Modalidade de Transferência das Informações.

Uma mensagem é transmitida pelo Sistema de Barramento, sempre que ocorrer nas

instalações um dos eventos previsto pelo Programa de Gerenciamento do Edifício

Inteligente (Exemplo: acionamento do interruptor de uma lâmpada).

A transmissão da mensagem inicia-se quando o barramento estiver livre, ou pelo menos,

por determinado intervalo de tempo. Essas informações deverão ser confirmadas

quando recebidas e na ocorrência de algum erro deverão ser retransmitidas até um

máximo de três vezes. Se o destinatário estiver ocupado este fato é sinalizado e, o

emissor se coloca em posição de espera. As mensagens de alarme e de retransmissão

têm prioridade sobre todas as outras. Os níveis de prioridade são: (baixa), para operação

de comandos normais; (alta) para operação de comandos rápidos; tais como: operação

de alarme e sistemática do gerenciamento do sistema.

Na Figura 3.6 está representada a instalação de um apartamento de hotel, onde o sistema

controla: a abertura da porta de acesso, as luzes, as persianas e a climatização. As

correlações são descritas no quadro 3.1, onde se tem o sensor e o atuador.

90

O sistema

de interfac

1. Funçõ

2. Contro

3. Diagn

4. Melho

Figura 3.6 - Ilustração de automação de um apartamento de hotel.

EIB European Installation Bus pode ser conectado a outros sistemas através

es apropriadas. Os aplicativos do software oferecem as funções tais como:

es de temporização;

le e comando de seqüências Event–Driven;

óstico e aplicativos de programação;

r controle de seqüências.

91

Interruptor regulador • • •

A estrutura organizacional da EIB obedece uma hierarquia, para efeito de gestão,

motorização, manutenção e controle.

O sistema EIB, é de arquitetura multifuncional, com capacidade de até 2480 aplicativos,

ou seja, pontos gerenciados.

3.2.3 – Software e Programação - ETS

Para projeto, configuração e funcionamento do sistema, um dos softwares disponíveis é

o ETS (EIB Tool Software). Este software utiliza programas gráficos e possui para

configuração e monitoração o terminal FIT (Friendly Installation Tool), dotado de dez

teclas numéricas e mostrador alfanumérico que permite controlar numerosos parâmetros

e funções do sistema.[Evolução 95], no Brasil tem-se o OFIX da DMCAS, muito

utilizado.

O mostrador é capaz de exibir as variáveis da instalação, por exemplo: a intensidade

luminosa detectada pelo sensor; a hora enviada pelo programador horário; a cada

minuto acender ou desligar as lâmpadas, etc.

3.3 – Sistema de Barramento Batibus (Batibus Club International)

92

pode estar instalado ao lado dos cabos de potência 220/380V sem quaisquer restrições

[Batibus e EIB-93].

No Sistema de Barramento (bus), tipo Batibus, a alimentação é limitada a 150 mA.O

consumo médio de um ponto é de 2 mA, podendo ter em cada linha 75 pontos. A

capacidade do Barramento é para 1000 pontos.

• Comunicação

A estrutura do protocolo de comunicação Sistema de Barramento, tipo Batibus utiliza as

camadas 1 (físico), 2 (enlace – detecta e corrige erros que houver no físico) e o 7

(aplicação – funções de gerenciamento – sensores, atuadores e comando) do modelo

OSI (Open System Interconnection) [Soares 95].

A Camada de Aplicação do Protocolo (conjunto de bits que codifica as informações

transmitidas, definindo funções de gerenciamento), se diferencia em três classes de

pontos: sensores, atuadores e elementos de comando. A cada classe, é estabelecido um

certo número de serviços específicos.

A rede Batibus comporta um total de 240 endereços. As mensagens prioritárias podem

ser transmitidas em menos de 0,1 s, considerando a configuração completa da rede.

O Batibus em uma instalação predial reúne diversos itens, tais como:

• Iluminação;

93

• Detecção de presença;

• Segurança antiintrusão;

• Supervisão técnica para sinalizar eventos afetando a alimentação dos equipamentos

de informática e o funcionamento dos equipamentos de refrigeração e ventiladores;

• Comando e alarmes em locais remotos, graças ao transmissor telefônico.

Estruturalmente, o sistema é composto de dois tipos básicos de componentes: as centrais

e os dispositivos periféricos. Os dispositivos periféricos incluem detectores, sensores,

elementos de comando (pulsadores), módulos de entrada e saída, disjuntores

telecomandáveis de acoplamentos direto ao barramento, termostatos, medidores de

potência, emissores universais e transmissor telefônico (uns distribuídos no Edifício

Inteligente e outros colocados em quadros ou painéis elétricos). O sistema Batibus opera

em 15 V, com processamento centralizado e o sistema EIB, opera em 24 V, com

processamento descentralizado.

A Figura abaixo mostra um exemplo da instalação Batibus.

Esses dispositivos periféricos transmitem informações tais como temperatura, potência,

posição de um contato, presença e outros, à central ou comandam diretamente atuadores

(disjuntores telecomandáveis, contatores e sirenes) [Batibus e EIB-93].

94

Figur

Compon

• Mód

relés

trans

telec

4 saí

de en

sistem

• Disju

disju

telec

outro

a 3.7 - Ilustração de um estabelecimento comercial equipado com instalação Batibus.

entes do Sistema de Barramento Batibus:

ulos de entrada/saída - Os módulos de entrada recebem informações (estado de

, chaves fim de curso, pulsos de tarifação, alarmes técnicos, etc.), e estes

mitem ordem aos atuadores de potência (contatores, disjuntores

omandáveis, etc.). O mercado dispõe de dois tipos de módulos: 4E (4 entradas e

das) e 2E (2 entradas e 2 saídas). As entradas e saídas são digitais. A atribuição

dereços às entradas e/ou saídas é feita pelos módulos que incorporam dois sub-

as, o primeiro codifica famílias e o segundo codifica o número;

ntores acoplados diretamente ao barramento - Além de telecomandáveis, esses

ntores já dispõem de interface para ligação direta ao Batibus. As ordens de

omando por eles recebidas podem vir da central, de um pulsador Batibus ou de

s. Os disjuntores dispõem de codificadores rotativos que permitem atribuir a

95

uma ordem.

• Pulsadores - Incorporam os codificadores rotativos, permitindo o comando de uma

família de endereços ou apenas os dispositivos, módulos ou saídas que tenham o

mesmo endereço específico atribuído ao pulsador. É possível definir sua função:

ativação, desativação, ou mudança de estado;

• Sensores de temperatura - Medição de temperatura ambiente interna e externa;

• Termostatos – Dispositivos utilizados para medir temperatura ambiente, calibrados

em função do valor de referência (set-point) ajustado. Dispõem de mostrador LCD

(Liquid Crystal Display) e duas teclas que indicam temperatura medida e ajustada;

• Detectores volumétricos - Os detectores volumétricos são do tipo infravermelho com

alcance de até 25 m;

• Emissores universais - Permitem detectar a mudança de estado de um contato

(entrada digital). Podem ser ligados a qualquer detector, NA (normalmente aberto)

ou NF (normalmente fechado);

• Medidores de potência - Utilizados para medir potência monofásica ou trifásica. Eles

fornecem à central as informações necessárias para a otimização e gerenciamento da

energia elétrica. Em função da potência contratada em cada segmento horosazonal e

da potência medida, a central otimiza o desligamento de cargas, sem ultrapassar o

96

função e realizar telecomandos diretos. Os teclados são fixados em parede, em

versões para o uso interno e uso externo (sem mostrador);

• Transmissor Telefônico - Permite comandar a central, via linha telefônica de um

local externo ou de outro local dentro do Edifício Inteligente. Pode chamar

automaticamente números de telefone memorizados para transmitir informações

envolvendo alarmes. A informação pode ser passada por voz sintetizada ou em

forma digital (tele supervisão);

• Centrais - São estações de controle, de comando e de supervisão da instalação. No

mercado estão disponíveis centrais de gerenciamento multifuncionais e centrais de

funções específicas, como de intrusão.

As centrais se diferenciam pelo número de canais disponíveis. Um canal agrupa

diversas cargas, geralmente de mesma função, e são controladas ou comandadas

segundo uma mesma programação. Uma central com quatro canais pode ser direcionada

à climatização, ventilação, iluminação externa e iluminação interna, de um Edifício

Inteligente.

Uma central com vinte e quatro canais possibilita:

1. Gerenciamento de contrato com a concessionária (desligando cargas não prioritárias

para manter a demanda dentro dos limites contratuais );

2. Gerenciamento da climatização;

97

mantendo sempre a possibilidade de intervenção ou comandos manuais em todos os

canais.

A central pode supervisionar equipamentos como elevadores, câmaras frias,

alimentação de computadores e outros. Cada canal pode receber normalmente, de 1 a

10 alarmes, limitado pelo software.

A segurança de funcionamento da instalação BatiBus deve ser ressaltada, tanto da

central como dos dispositivos ligados ao Sistema de barramento.

3.3.1 – Sensores e Atuadores nos Endereços dos Grupos de um Sistema de

Barramento Batibus

Figura 3.8: Ilustração de estabelecimento comercial equipado com Sistema de Barramento Bus.

98

As condições de funcionamento são:

• As lâmpadas L1, L2 e L3 são comandadas pelo interruptor S1 e são submetidas ao

controle do programador horário C1;

• A lâmpada L4 pode ser comandada por S2 ou S3 e é submetida ao controle do

programador horário C1;

• As persianas T1, T2 e T3 possuem seu próprio elemento de comando

respectivamente D1, D2 e D3;

• As persianas T4 e T5 são comandadas pelos aparelhos D4 e D5; e submetidas ao

controlador horário C1.

Quadro 3.2 – Tabela de endereçamento de grupos.

L1 L2 L3 L4 T1 T2 T3 T4 T5 Interruptor 1 S1 001 001 001 Interruptor 2 S2 002 Interruptor 3 S3 002 Temporizador C1 003 003 003 003 003 003 Comando Persiana D1 004 Comando Persiana D2 005 Comando Persiana D3 006 Comando Persiana D5 007 007

99

3.4 – Sistema de Iluminação

A iluminação é um item relevante em um Edifício Inteligente.

É importante escolher lâmpadas próprias para o ambiente, calcular o índice de

iluminamento adequado, distribuir as luminárias de forma correta para manter a

iluminação uniforme.

No anexo nº1, foram apresentados dados comparativos do rendimento das lâmpadas, e

do decréscimo de iluminação das lâmpadas.

3.4.1 – Equipamentos para Controle de Iluminação

1- Relé Fotoelétrico para comando automático de iluminação externa. Utiliza a

variação da luminosidade de ambiente para comutação [Gerenciamento 92];

2- Relé Fotoelétrico de operação bi-volt (120-240 V) através da chave seletora. É

dotado de retardo automático;

3- Relé Fotoelétrico com dispositivo liga/desliga para iluminação em horário pré-

determinado para economia de energia;

100

3.4.2 – As Instalações Elétricas de Iluminação na Era das Redes Locais

Uma instalação moderna deve fornecer a quantidade necessária de luz no local, no

momento exato e garantir ao mesmo tempo uma gestão econômica mostrando-se

flexível [Sistema BUS- 93].

O Sistema de Barramento, juntamente com as novas conquistas da luminotécnica, pode

contribuir para a automação das instalações de iluminação. Isto graças à Associação de

atuadores periféricos capazes de ligar, desligar e regular um ou mais aparelhos de

iluminação – dispositivos de comando manual e automático e, eventualmente, a um

computador central de supervisão, utilizando uma única linha para transmissão de

dados. Obtém-se, assim, economia no tempo e no custo de realização.

Através do Sistema de Barramento pode-se formar o sistema de dados. Para

reconfiguração, utiliza-se um dispositivo de programação acoplado à rede, ou agir –se

diretamente sobre os dispositivos periféricos, através de suas chaves codificadoras para

realizar as alterações, sem trocar a fiação. Este Sistema de Barramento, prevê todas as

funções de temporização, parcialização e regulação em modo automático e o comando

manual - enviado por um pulsador ou emissor infravermelho (controle remoto sem fio).

Através de um sistema supervisório é possível conhecer a qualquer instante, o nível de

eficiência global, com sinalização em vídeo ou impressora, sobre qualquer ocorrência

na iluminação do Edifício Inteligente. Assim é possível proceder a manutenção

rapidamente (substituição de lâmpadas queimadas ou reparos em aparelhos).

101

de embutir. Depois de ligadas as luminárias, por uma estação central, torna-se

possível, parcializar e regular a instalação de acordo com o desejo do usuário

[Simões 95] ou segundo a distribuição de luz natural. Deste modo, o conforto visual

se mantém no interior do local sempre em um nível adequado de iluminamento;

• A temporização segundo programação diária, semanal, mensal ou anual;

• A automação em relação à luz do dia, através das fotocélulas, controla o nível de

iluminamento interno em função do externo, desligando ou regulando luminárias

situadas junto às janelas;

• A ligação automática de uma ou mais luminárias, por um período de tempo

programado, sempre que um detector acusar a presença de pessoas nas áreas

controladas.

3.5 – Sistema de Gerenciamento de Cargas [REM-92]

Atualmente, tornou-se imprescindível a economia de energia. Através das instalações

que utilizam o Sistema de Barramento é possível gerenciar e controlar, com

inteligência, as cargas de uma instalação (controle de demanda), com o objetivo [Silva

97] de reduzir custos.

102

consumo de energia elétrica e a automação é capaz de monitorar e gerenciar esse

consumo. O controle é complexo, por envolver a aplicação de tarifas diferenciadas

conforme a hora do dia e o período do ano (tarifação horosazonal).

O algoritmo de cálculo destes controladores de demanda apura em cada instante a

diferença entre a energia total consumida no período de integração (baseada na demanda

controlada) e aquela já consumida, dividindo pelo tempo que resta para completar o

período de integração, obtendo assim a potência média que pode ser utilizada sem

ultrapassar os limites do contrato.

O consumo energético esta representado nas 24 horas do dia nas condições habituais.

As cargas representadas na coloração cinza são aquelas que estão controladas por

programadores horários, e as cargas apresentadas em listras são as luminárias

controladas por sensores de luminosidade.

A linha contínua representa o limite da demanda contratada. Caso ultrapasse a demanda

limite pré-estabelecida, o sistema retira de funcionamento algumas cargas monitoradas.

A Figura 3.9 representa o Sistema de Demanda gerenciado por um software.

103

Figura 3.9 – Ilustração do comportamento da demanda em condições normais e com a

otimização.

Se esta potência for inferior à potência de base (intocável), mais a potência total das

cargas móveis, o sistema desliga as cargas menos prioritárias até que a potência total

das cargas em funcionamento atinja um valor igual ou inferior à potência disponível (ou

possível), até o fim do período. O gráfico da Figura 3.9, confronta a demanda

gerenciada pelo barramento dedicado à otimização do consumo energético e a demanda

sem controle.

Além do controlador de demanda (Power Demand Controller - PDC) que constitui a

base do sistema, a instalação compreende uma série de equipamentos elétricos

integráveis ao controlador: lâmpadas, ventiladores, condicionadores de ar e alguns

eletrodomésticos [Aguiar 98].

A utilização racional de energia resume-se em dois segmentos:

104

temporizadores para o uso racional de equipamentos, sensores de temperatura

monitorando o condicionamento ambiental e outros).

A Figura 3.10 apresenta a ilustração de uma instalação com Sistema de Barramento

para gerenciamento de carga elevada.

Fig

Um dos

supervis

baseado

ura 3.10 – Ilustração de instalação elétrica com gerenciamento de energia.

sistemas projetados para gerenciar o consumo de energia elétrica e

ionar as instalações é o GTB 7 da Telemecanique (sistema de controle/comando

em controladores lógicos programáveis TSX7 serie 7, interligados por uma

105

• Arquitetura distribuída, assegurando disponibilidade e flexibilidade de operação;

• Controles locais: de 1 a 15 estações, cada uma pode incorporar 64 alarmes, 64

sinalizações, 64 telecomandos, 8 condições locais, 8 medições e 4 contatores;

• Supervisão por TSX 87 (controlador programável) associado a um terminal de

vídeo, uma impressora, um vídeo em cores e uma estação monitor 77;

• Gerenciamento de energia com software GENERTEL87 que assegura uma

programação horária ou condicional de cargas elétricas e efetua operações de

acionamentos e desligamentos, seja a partir de um valor predeterminado, de ordens

de comando ou de uma integração da potência consumida;

• Aquisição de dados: alarmes, sinalização, medidas, medição de consumo;

• Banco de dados e edição de históricos; Teletransmissão via linha telefônica para

supervisão e ajustes remotos;

• Sistema programável em linguagem familiar aos técnicos em controle e automação.

3.6 – Sistema de Controle de Acesso

Nos Edifícios Inteligentes faz-se necessário controlar principalmente a entrada de

pessoas. A tecnologia oferece vários dispositivos dedicados ao Sistema de Barramento

(bus) para o gerenciamento e controle de acessos, utilizando a configuração da

106

mercado com os seguintes tipos:

• Cartões Magnéticos, que utilizam uma banda magnética para armazenar informação;

• Cartões de circuito integrado, que utilizam um chip para armazenar informação.

As normas que definem a gravação e leitura dos cartões magnéticos são a [ISO 7810/11]

e para os cartões de circuito integrado é a norma [ISO 7810/11/16] Os cartões

magnéticos possuem três pistas independentes para gravação de informações, obtidas

apenas durante o movimento dos cartões em relação à leitora. São pequenos e limitados

no nível de quantidade de informações. Qualquer pessoa com equipamentos adequados,

por mais simples que sejam, pode ler, copiar e duplicar esses cartões [Caldas 99].

Os Smart Cards são cartões padronizados tipo cartão de crédito com um

microprocessador embutido. Existem no mercado tecnologias que utilizam desde os

simples cartões com chip aos sofisticados cartões com microprocessador, utilizados

como cartões de saúde, cartões de telefone, TV a cabo, decodificadores de variados

sistemas, cartões de crédito e outros.

Nos cartões com chip pode-se aumentar a capacidade de armazenamento de dados.

Existem vários tipos disponíveis no mercado (com memórias diferentes e vários graus

de segurança).

São imunes aos campos magnéticos e elétricos normalmente presentes no ambiente.

107

usuário.

Graças ao seu microprocessador, a leitora de cartões mantém-se em funcionamento

autônomo mesmo diante de eventual interrupção do Sistema de Barramento o que

garante o controle de acesso. Os acessos transmitidos pelo Sistema de Barramento, sob

a forma de telegramas, podem ser memorizados num PC de controle, permitindo uma

fácil monitoração do trânsito em todos os pontos do edifício inteligente. O uso de

senhas permite não só a diferenciação dos usuários, mas também a habilitação de

equipamentos elétricos específicos aos usuários associados, correlacionada ainda à sua

presença no local.

Para os acessos reservados a determinados usuários, a instalação de um Sistema de

Barramento com um videointerfone ou videoporteiro permite a liberação manual de

passagem após o reconhecimento. Com a possibilidade de enviar imagens digitalizadas

pelo barramento torna-se particularmente interessante o emprego da videointerfonia, ou

dos circuitos fechados de TV (CFTV) para liberação de uma barreira externa ao local de

controle, constituindo assim o primeiro filtro de acesso das pessoas, que depois deverão

usar o cartão e a senha para ingressar nos locais internos.

A Figura 3.11 ilustra uma instalação onde a leitora de cartão que comanda localmente a

abertura da porta e monitora seu estado e, o pulsador de abertura da porta são

gerenciados pelo Sistema de Barramento, enquanto os sinais de áudio e vídeo do

videointerfone são enviados ao posto interno por uma linha dedicada.

108

F

Além

Sistem

das ca

etc. E

edifíci

compu

O sist

um co

impre

decod

3.7 – S

igura 3.11 – Ilustração de uma instalação do sistema de controle de acessos.

da leitora de cartões, pode-se usar o sistema Biométrico também com interface ao

a de Barramento. A Biometria permite a identificação de uma pessoa pela análise

racterísticas físicas tais como voz, impressões digitais, cor da pupila dos olhos,

la só é utilizada em terminais sofisticados com o intuito de controlar acessos a

os de alta segurança. Esse sistema é pouco utilizado devido a requisitos

tacionais excessivamente caros.

ema automático de controle de acessos baseado em impressões digitais permite

ntrole de alta confiabilidade através das características imutáveis e únicas de cada

ssão digital. O acesso às portas se dá com o uso de uma chave eletrônica de

ificação de impressões digitais.

istema de Detecção de Incêndio

109

antiincêndio e comumente usados nos Edifícios Inteligentes são projetados e instalados

para agir em três fases distintas da ocorrência: detecção, sinalização e intervenção.

Na detecção, normalmente a instalação é capaz de discriminar os sinais provenientes de

duas categorias de detectores, que se diferenciam pela sua localização. No caso, por

exemplo, de uma sinalização proveniente de dispositivos colocados em pontos de alto

risco (junto a portas ou janelas), o sistema ativa rapidamente a seqüência de operação de

emergência. Mas no caso de uma sinalização gerada por dispositivos colocados em

áreas menos perigosas, o procedimento de ativação automática é mais lento, para

permitir ao pessoal da segurança se inteirar da situação e, eventualmente, a emissão de

um novo alarme, gerado por um segundo detector localizado na zona envolvida.

A instalação deve ser capaz de abrir automaticamente as portas em caso de emergência

e, nesse sentido, cada uma delas deverá ser dotada de um eletroímã de baixo consumo

para mantê-la fechada (com uma força da ordem de 500 N, conforme normalização da

ABNT), que poderá ser desativado, ou desenergizado, por meio de um comando

automático remoto ou por intervenção manual local, sobre alça ou alavanca de

emergência.

As portas são dotadas, também, de fechaduras de bloqueio mecânico equipadas com

microinterruptor, para sinalização de seu estado (trancadas/destrancadas). Assim, as

portas podem ser trancadas, se necessário, durante os períodos de não-utilização dos

locais e, quando da abertura do local, o destrancamento porta provoca o fechamento do

microinterruptor e a transmissão imediata da informação à central de controle.

110

Figu

Inicialmente,

bloqueadas m

elétricos (po

alimentação d

No caso de e

das luzes no

perigo. Por fi

de pânico.

O esquema d

realizada com

ra 3.12 – Ilustração de uma instalação Antiincêndio e Antipânico.

o sistema verifica as portas de segurança, que não poderão estar

ecanicamente, sendo mantidas fechadas exclusivamente por meios

r exemplo o eletroímã). Confirmadas essas condições, é liberada a

e equipamentos específicos (iluminação, amplificadores de som, etc.).

mergência comprovada, a instalação ativa automaticamente o acendimento

local e desativa os equipamentos específicos, advertindo o público sobre o

m, abre automaticamente as saídas de emergência, reduzindo assim o risco

a Figura 3.12 prevê o projeto de uma instalação antiincêndio e antipânico

o sistema de barramento num local genérico.

111

segurança das portas e dos detectores de incêndio espalhados pelo Edifício Inteligente.

3.7.1 – Detectores de Incêndio

Os detectores de incêndio [NBR-9441/1993] são aparelhos do sistema de detecção que

registram, comparam e medem automaticamente a presença e as variações dos

fenômenos do fogo. A escolha desses detectores deve ser conduzida pelo projetista de

forma a especificar o mais adequado para o ambiente onde vai ser instalado, bem como

o tipo potencial da combustão que ali possa produzir-se, de modo a combinar os

detectores para atingir um melhor ponto de equilíbrio entre a rapidez de intervenção

com um menor número de falsos alarmes.

No Anexo 2 apresentamos mais sobre detectores de incêndio, bem como suas

aplicações.

3.7.2 – O Chuveiro Automático (Sprinkler)

É uma instalação composta de uma série de crivos regadores, destinados a borrifar

automaticamente o foco inicial de um princípio de incêndio, impedindo a sua

propagação e extinguindo-o. Funciona somente na vizinhança imediata do incêndio,

limitando assim os danos causados pela água [NB-76].

Esse equipamento consta das seguintes partes:

112

• Bicos;

• Alarme;

• Suprimento de água;

• Dispositivos automáticos complementares.

De acordo com as normas brasileiras [NB-76 ] e [NB-5410], as tubulações devem ser

pintadas de cor vermelha.

O bico mais usado é o do tipo quartzoid. Sua ampola fica fechada e selada e contém um

líquido altamente expansível, capaz de exercer uma força de rompimento muito elevada.

No caso da temperatura acima de um limite pré-determinado, a pressão criada pela

expansão do líquido rompe a ampola dando saída à água, a qual se espalha então em um

conjunto sólido de 13 mm de diâmetro, choca-se contra o defletor e é espargida em

forma de chuva profusa sobre o foco de incêndio. Cada ampola é marcada com sua

temperatura de operação e, como meio adicional de identificação, o seu líquido tem uma

cor diferente para cada categoria.

Somente devem funcionar os bicos sobre o local do incêndio, empregando-se, assim,

somente a quantidade de água estritamente necessária. Cada bico deve cobrir uma área

de cerca de 10 m2, variável de acordo com o risco e instalado normalmente com o

defletor paralelo ao teto a uma distância de 70 a 40 mm deste. Após 10 anos de uso, os

113

• De um sistema particular de fornecimento de água, independente das instalações de

alimentação de água do prédio ou para fins sanitários;

• Do suprimento público de água com tubulação completamente separada dos demais.

Em qualquer dos casos acima, a água para o incêndio não deverá ser utilizada para

nenhum outro propósito.

3.8 – Sistema Antiintrusão e Alarmes Técnicos

Os objetivos do sistema antiintrusão e de alarmes técnicos em Edifícios Inteligentes,

são:

• Vigiar os acessos dos Edifícios Inteligentes;

• Proteger seu interior utilizando detecção perimetral e detecção volumétrica;

• Comandar e gerenciar alarmes técnicos [Sistema BUS 93].

3.8.1 – Sistema de Sensoriamento Interno

114

• De vibração, sensoriam janelas, portas fortes e paredes;

• Quebra de vidro;

• Infravermelho passivo, utilizados para detecção e presença;

• Sensores de microondas;

• Sistema de detecção perimetral.

3.8.2 – Sistema de Sensoriamento Externo

Para o controle de área externas o sistema utiliza os sensores:

• Infravermelho ativo;

• Microondas;

• Sísmicos;

• Cabo microfônico e cabo de rádio-freqüência.

Na Figura 3.13 é apresentada a ilustração de uma instalação em um apartamento de

hotel dotado de um sistema antiintrusão.

115

A instala

1. Antii

tenta

desat

perifé

2. Anti-

por te

3. Alarm

sinali

preve

realiz

Figura 3.13 – Ilustração de uma instalação Antiintrusão e Alarmes.

ção é capaz de:

ntrusão: detectar e sinalizar com alarmes sonoros e luminosos qualquer

tiva de invasão. As zonas monitorizadas são de modo seletivo e são ativadas ou

ivadas separadamente tanto a partir da central quanto dos pontos de controle

ricos;

roubo ou Antipânico: ativa a sinalização e a transmite os alarmes ao exterior

lefone ou rádio em caso de assalto ou urgência médica;

es técnicos: detectam vazamentos de gás e inundações com a atuação da

zação da ocorrência à central e, sempre que possível, ativa os equipamentos de

nção. Esta função pode ser utilizada no sistema antiincêndio, permitindo a

ação de uma instalação multifuncional.

116

• Um sensor volumétrico de infravermelho passivo (S1) para detectar intrusos;

• Um sensor de alagamento (S2) para detectar inundações no banheiro;

• Dois sensores (R1e R2) de presença ligados ao barramento por interface;

• Um pulsador (P1) previsto para emergência médica que transmite alarme à central.

O sistema integra quatro categorias de dispositivos:

• Detectores ou sensores;

• Centrais de gerenciamento e controle;

• Elementos de sinalização;

• Atuadores.

O sistema antiintrusão garante níveis de segurança adequados aos tipos de risco, ativa

alarmes diferenciados em instantes distintos e apresenta flexibilidade em relação às

diversas configurações possíveis da rede.

3.8.3 – Detectores Volumétricos e Perimetrais

117

• Detectores Volumétricos (idealizados para o controle de um espaço de três

dimensões);

• Detectores Perimetrais (supervisão de passagem – infravermelho passivo);

• Detectores de Arrombamento (o princípio de funcionamento desses detectores é

baseado na idéia de que todo corpo vivo emite energia sob forma de raios

infravermelhos em relação à própria temperatura da superfície;

• Detectores com Contatos Magnéticos (destinados a detectar aberturas de portas e/ou

janelas. Tanto os detectores inerciais, como os piezoelétricos são capazes de detectar

arrombamentos de portas, janelas, vitrines, etc.).

O sistema antiintrusão possui uma central responsável pela coleta de dados dos sensores

e, em caso de alarme, as diversas sinalizações (ópticas, acústicas, telesinalizações via

rádio ou telefone) são previamente programadas para entrar em funcionamento. Os

alarmes à distância são utilizados para avisar pessoas e/ou empresas de vigilância.

3.9 – Sistema de Climatização e Controle de Persianas

Esse sistema está intimamente ligado ao sistema de iluminação. Em Edifícios

Inteligentes, o condicionamento ambiental é o item que mais evoluiu a nível de

automação [Giuseppe 93].

118

direta e sistemas de expansão indireta.

3.9.1 - Sistema de Expansão Direta

Nesse sistema, o gás refrigerante evapora e retira o calor do ar a ser insuflado no

ambiente, utilizado em pequenos compartimentos, com vantagem de refrigerar através

de um sistema compacto, tais como salas.

No sistema de unidades compactas (self-contained), o fluxo de ar do ambiente é

conduzido à torre de arrefecimento, onde é resfriado. O ar frio é enviado para o

ambiente impulsionado pela bomba de condensação.

3.9.2 - Sistema de Expansão Indireta

Nesse sistema, o refrigerante primário resfria [Marte 95] um líquido intermediário

(refrigerante secundário) que, geralmente é água gelada. A unidade de resfriamento de

água, denominada chiller, é a máquina de refrigeração com todas as instalações.

O refrigerante secundário é distribuído pelo prédio até os Condicionadores tipo fan-

coils, que são compostos basicamente de uma serpentina e um ventilador por onde passa

o ar que se deseja resfriar. Utilizados para ambientes maiores, como shoppings, hotéis,

etc.

119

2. Circuito de água fria;

3. Circuito frigorífico.

Nos sistemas automatizados de condicionamento ambiental, podem estar integrados em

rede, equipamentos como:

• Unidades resfriadoras (chillers ou centrífugas);

• Unidades aquecedoras (boellers ou caldeiras);

• Circuitos de refrigeração envolvendo bombas de água de condensação e água

gelada;

• Torres de arrefecimento;

• Condicionadores locais, tais como fan-coils ou self-contained;

• Ventiladores e exaustores (importantes para o sistema de incêndio);

• Tanques de gelo;

• Piscina de água gelada.

120

• Compressor (motor, manômetros, etc.);

• Falta de energia no comando;

• Proteção anticongelante do evaporador;

• Falta de óleo;

• Sobrecarga nos motores;

• Temperatura de mancais;

• Pressão diferencial do óleo;

• Pressões de trabalho do condensador e evaporador;

• Vazão de água gelada dos circuitos primários e secundários;

• Temperaturas de entrada e de retorno das águas gelada e de condensação.

Nos sistemas fan-coils para o condicionamento ambiental podem ser monitorados os

estados de equipamentos como ventiladores e motores.

121

Figu

Na F

A: atua

F: fan-

P: puls

P2 c

T: term

ra 3.14 – Ilustração de uma instalação de Controle das Persianas e da Climatização.

igura 3.14:

dores para o acionamento das persianas;

coil;

adores duplos para o comando dos motores das persianas: P1 comanda A1,

omanda A2 e P3 comanda A1, A2 e T;

ostato: comanda F1 e F2.

122

esse é recebido pelo atuador do motor. O movimento das persianas também está

associado às condições atmosféricas, detectadas por um anemômetro colocado no

topo do edifício. A aproximação de chuvas aciona os sensores e, quando

ultrapassado o valor de referência pré-fixado, é enviado um telegrama, através do

Sistema de Barramento), endereçado aos motores que entram em funcionamento,

abrindo ou fechando as persianas;

• P3 é um comando único que aciona todas as persianas do quarto;

• T é o termostato comum aos fan-coils (F1 e F2), determina a partida ou

desligamento dos ventiladores, enviando um telegrama ao barramento quando a

temperatura afastar do valor ajustado.

Também pode-se associar o comando das persianas P3 à ativação ou desativação da

climatização fazendo-o agir simultaneamente sobre o termostato. Controla-se da

portaria o estado do quarto que está desocupado.

3.10 – Sistema de Elevadores

Os elevadores são os responsáveis pela movimentação vertical das pessoas em um

Edifício Inteligente, por isso precisam fazer as viagens de forma rápida e segura. A

automatização e a inteligência dos elevadores conta atualmente com os seguintes

acessórios de comando:

123

elevador, visando detectar um passageiro caminhando em direção à porta, caso isso

aconteça, o movimento de fechamento da porta é interrompido e revertido;

• LobbyVision: software para Edifícios Inteligentes onde é do interesse do cliente

concentrar as funções de supervisão em apenas um PC dedicado. É instalado na

portaria ou na sala de gerenciamento do [Schindler 99] prédio e possibilita ao

operador ter uma imagem mímica dos elevadores instalados (até 20 equipamentos),

podendo ter informações de chamadas, tráfego, tempo de espera, histórico de falhas,

etc. Emite comandos para acionar funções de controle;

• Indicador de posição na cabina/andares: dispositivo que emite informações aos

passageiros da cabina/andares a posição da mesma através de indicação luminosa;

• Fonte de emergência para alarme e iluminação da cabina: elemento a bateria que,

em caso de falta de energia, mantém a operação do alarme e a iluminação da cabina;

• Dispositivo de evacuação automática para HY: dispositivo alimentado a bateria que,

em caso de falta de energia, faz o elevador retornar à parada mais baixa, abrindo a

válvula de descida do elevador. Ao chegar a este piso, a porta é aberta pelo

passageiro, manualmente;

• Controle de iluminação de andar: dispositivo instalado no quadro de comando, que,

ao chegar o elevador a um determinado andar, aciona a minuteria de iluminação do

andar (ou grupo de andares);

124

• Indicador de fora de serviço: indicador luminoso instalado na parada principal, ou

na sala de gerenciamento do cliente, que informa ao usuário ou administrador que o

elevador se encontra indisponível, seja por uma falha, seja por uma ação deliberada

do usuário;

• Chamada de cabina/andar por chave: O botão de chamada de cabina/andar é

substituído por uma chave retirável apenas na posição de descanso, com retorno por

mola. Quando acionada, produz a chamada correspondente;

• Código de acesso: dispositivo microprocessado instalado na cabina faz com que a

chamada seja registrada não mais com a simples pressão do botão correspondente,

mas com a pressão de um código, formado de quatro toques no próprio botão de

chamada. Uma chave, instalada em local à escolha do cliente nos andares, inabilita o

código do andar correspondente, fazendo com que a chamada possa ser feita

diretamente no botão;

• Controle remoto de acesso: dispositivo microprocessado instalado na cabina faz

com que a chamada seja registrada por controle remoto. Esse controle comanda a

porta da garagem e o andar previamente programado no controle;

• Pré-avanço mais gongo no andar: indicador composto de setas direcionais e um

aviso sonoro (gongo), é acionado quando da chegada da cabina ao andar, indicando

a direção da próxima viagem do elevador. Se a disponibilidade for para viagens nos

dois sentidos, as duas setas permanecem acesas;

125

comando bombeiro ou energia de emergência, libere o elevador para serviço com

energia de emergência, ou retire o elevador de serviço;

• Sintetizador de voz: indicador sonoro que informa o andar onde o elevador se

encontra, durante todo o movimento.

Figura

Os elevad

não previs

de alta tec

3.15 – Ilustração do esquema dos Elevadores/Escadas Rolantes Inteligentes.

ores inteligentes acionam a manutenção quando acontece qualquer ocorrência

ta. No esquema da Figura 3.15 aparece todo o sistema desses equipamentos

nologia.

126

2. Anti-roubo (pode prender um vândalo na cabina);

3. Segurança bancária (somente a vigilância libera o acesso ao andar);

4. Fora de serviço;

5. Bloqueio de chamada de cabina;

6. Bloqueio de andar;

7. Bombeiro BR1 (após quebrado o vidro e liberado por chave, o elevador retorna à

parada principal e mantém as portas abertas);

8. Operação com energia NS21;

9. Reservação sem estacionamento;

10. Prioridade;

11. Comutação automática do ventilador da cabina;

12. Redução automática da iluminação da cabina;

13. Carga completa;

127

16. Parada forçada;

17. Emergência (atendida pela primeira cabina vaga);

18. Passageiro VIP (chamada com atendimento imediato);

19. Seleção de cabinas (atendimento só por uma cabina pré-definida);

20. Paradas desiguais;

21. Limitador de tempo para porta aberta (reconhece que o passageiro já embarcou e

não abre a porta).

128

p f g

4.1 - Introdução

Uma rede local de computadores em Edifícios Inteligentes [Soares 95] é formada por

um conjunto de MP (módulos processadores) com o objetivo de trocar informações e

compartilhar recursos interligados por um sistema de comunicação.

O sistema de comunicação é constituído de um arranjo topológico, interligando vários

módulos processadores, através de enlaces físicos (meios de transmissão) e de um

conjunto de regras com a finalidade de organizar a comunicação (protocolos).

As redes locais surgiram então para viabilizar a troca e o compartilhamento de

informações entre os dispositivos periféricos, preservando a independência de várias

estações de processamento e permitindo a interconexão de equipamentos de

comunicação e dados em um edifício.

Através da utilização da rede local, os sensores e atuadores se comunicam com o

computador central responsável pela coleta dos dados e o gerenciamento dos mesmos

através de softwares apropriados. A rede permite integrar funções específicas onde estas

são inter-relacionadas, proporcionando todos os benefícios do gerenciamento de uma

lógica de sistema.

129

As redes de computadores são, atualmente, muito difundidas, porém a sua aplicação em

Edifícios Inteligentes está se consolidando pouco a pouco.

4.2 – Definição

Rede de computadores é um conjunto de computadores autônomos interconectados

[Tanembaum 97]. A arquitetura da rede é formada por níveis, interfaces e protocolos.

4.3 - Topologias

Topologia de rede é a forma de distribuição e conexão de seus diversos equipamentos e

componentes. As topologias mais usuais são: Redes Locais, Redes Metropolitanas e

Redes Geograficamente Distribuídas.

4.3.1 - Redes Locais – Local Area Network (LAN)

São Redes Locais, LAN, privadas em um Edifício que conectam [Crestani 92]

computadores pessoais e estações de trabalho nos escritórios e nas instalações

industriais. As Redes Locais interligam equipamentos distanciados a apenas alguns

quilômetros, permitindo o compartilhamento de recursos e a troca de informações. A

tecnologia de transmissão quase sempre consiste em um cabo ao qual todas as máquinas

são conectadas e a velocidade de transmissão pode variar de 10 a 100 Mbps. Essa

transmissão de dados é de alta confiabilidade.

130

• Barramento (Ethernet), Figura 4.1;

• Anel (Token Ring da IBM), Figura 4.2;

• Ponto a ponto (cada linha conecta uma máquina a outra), Figura 4.3.

Figura 4.1 – Ilustração da topologia de rede tipo barramento.

Figura 4.2 – Ilustração da topologia de rede tipo anel.

131

Figur

4.3.2 - Redes Metro

As Redes Metropol

grupo de escritório

(MAN), transportam

[Gomes 92].

Nas Redes Metropo

não possuem elem

informações atravé

comunicação norma

Como exemplo as R

de Strasbourg, na F

4.3.3 - Redes Geog

São Redes Geogra

geográfica podend

computadores (host

a 4.3 – Ilustração da topologia de rede ponto a ponto.

politanas - Metropolitan Area Network (MAN)

itanas, MAN, podem ser privadas ou públicas e abrangem desde um

s vizinhos até uma cidade inteira. Estas Redes Metropolitanas

dados e voz podendo ser associada à rede de televisão a cabo local

litanas, os computadores são conectados somente por 1 a 2 cabos e

entos de comutação. São capazes de transmitir pacotes de

s de uma série de linhas de saída, utilizando um padrão de

lizado [IEEE 802.6].

edes Metropolitanas, conectam as edificações inteligentes na cidade

rança, onde uma central gerencia todo o sistema de energia.

raficamente Distribuídas – Wide Area Network (WAN)

ficamente Distribuídas, WAN, que abrangem uma ampla área

o ser um país ou um continente e contêm um conjunto de

) cuja a finalidade é executar os programas dos usuários.

132

F

4 – P

Nos

geren

geren

4.4.1

Nos

Para

comu

ISO

inter

inter

a AB

igura 4.4 – Ilustração da Rede de Computadores Geograficamente Distribuída.

rotocolos de Transporte da ISO

Edifícios Inteligentes , os sensores atuadores são microprocessadores e para serem

ciados por um software, precisam comunicarem entre si e com o sistema

ciador, esta comunicação deve ser feita através de protocolo comum.

- O Modelo de Referência ISO/OSI

Edifícios Inteligentes a automação é realizada por componentes microprocessados.

que esses comuniquem entre si, é necessário obedecer as normas internacionais de

nicação.

– (International Organization for Standardization) é uma organização

nacional fundada em 1946 [Soares 95] com objetivo de elaborar padrões

nacionais. Os membros da ISO já são 89 países. O representante do Brasil na ISO é

NT, é o representante dos E.U.A. é o ANSI (American National Standard

133

objetivo, a ISO definiu o modelo denominado Reference Model for Open Systems, OSI.

O OSI é um modelo de comunicação formado por sete camadas, podendo ser utilizado

por computadores de diferentes fabricantes e terminais, conforme mostrado na Figura

4.5. Os limites entre cada nível adjacente são denominados interface. Para que cada

camada do transmissor possa se comunicar com a camada correspondente no receptor,

deve-se estabelecer regras denominadas de protocolos de nível “n”.

Protocolos são regras de comunicação entre computadores, os quais devem formatar e

reconhecer informações. Os elementos-chave dos protocolos são: a sintaxe, a semântica,

e a temporização:

• Sintaxe especifica os níveis de sinais a serem usados e o formato no qual os dados

são enviados;

• Semântica cria a estrutura de informações necessária para a coordenação entre os

equipamentos e para o tratamento dos dados;

A temporização inclui ajustes de velocidade (para que um computador com uma porta

de 9.600 bits por segundos, possa se comunicar com outro com uma porta de 1.200 bits

por segundo) e o seqüenciamento apropriado dos dados no caso de haver uma recepção

fora de ordem.

134

As camadas hie

• Camada Fí

procedimen

enlace e tam

permite o en

• Camada de

cadeias de t

mensagem

reconstituíd

linha que p

comunicaçã

• Camada de

independênc

estabelecim

Figura 4.5 – Ilustração do modelo em camada.

rárquicas de comunicação (indicadas na Figura 4.5) são:

sica: oferece as características mecânicas, elétricas e funcionais e de

tos, para ativar, manter e desativar conexões físicas entre as entidades de

bém é utilizada para a transmissão dos bits de informação. Esta camada

vio de cadeia de bits pela rede;

Enlace: trabalha em nível funcional, organizando os caracteres em

ransmissão (strings) até formar mensagens. O receptor ao receber uma

sinaliza se a recepção foi bem sucedida, senão, a mensagem deve ser

a. A principal função desta camada é tornar a linha física real em uma

ertence à camada superior (nível de rede) totalmente imune a erros de

o;

rede: o objetivo desta camada é fornecer à camada seguinte uma

ia, quanto à considerações de chaveamento e roteamento associadas ao

ento e operação de uma conexão de rede;

135

usuários localizados nas diversas máquinas da rede. Ela executa as funções que

permitem a comunicação entre duas aplicações (ou dois componentes da mesma

aplicação) através da rede. Dentre essas funções estão as de segurança, de

reconhecimento de nome, de conexão, de administração etc.;

• Camada de Apresentação: são as telas formadas por caracteres intermitentes, vídeo

reverso, formatações especiais para entrada de dados, gráficos e outros recursos,

entra. Esta camada também pode tratar da criptografia e de alguns formatos

especiais de arquivos, é responsável pela formatação de telas e de arquivos, de modo

que o produto final tenha a aparência que o programador desejar. A função desta

camada é realizar transformações adequadas nos dados, antes de seu envio ao nível

de sessão. Transformações típicas dizem respeito à compressão de textos,

criptografia, conversão de padrões de terminais e arquivos para padrões de rede e

vice-versa. Os serviços fornecidos por essa camada são:

1. Transformação de dados;

2. Formatação de dados;

3. Seleção de sintaxes;

4. Estabelecimento e manutenção de conexões de apresentação.

• Camada de Aplicações: essa camada oferece aos processos de operação os meios

para que estes utilizem o ambiente de comunicação OSI. Nessa camada são

136

O desenvolvimento da arquitetura Internet TCP/IP [Soares 95] foi patrocinada pela

Defence Advanced Research Projects Agency (DARPA). A arquitetura se baseia

principalmente em:

• Um serviço de transporte orientado à conexão fornecido pelo Transmission Control

Protocol (TCP). A comunicação é feita do nível de transporte da máquina origem

que se comunica com a entidade do nível de transporte da máquina de destino.

• Um serviço não orientado à conexão (datagrama não confiável) fornecido pelo

Internet Protocol (IP).

Os padrões da arquitetura TCP/IP não são elaborados por órgãos internacionais como

ISO ou o IEEE. O corpo técnico que coordena o desenvolvimento dos protocolos dessa

arquitetura é um comitê denominado Internet Activity Board (IAB).

A arquitetura Internet TCP/IP dá uma ênfase à interligação de diferentes tecnologias de

redes. Os usuários interligam-se através de inter-rede com objetivos distintos como: alta

velocidade, para área geográfica restrita, baixa velocidade para equipamentos distantes.

Grande número de usuários podem trocar informações.

A comunicação entre duas redes distintas é feita através da interconecção de uma

máquina de ambas as redes. A máquina responsável pela conexão de duas ou mais redes

é denominada internet gateway ou internet router.

137

Figura 4.6 – Ilustração de camadas da arquitetura Internet TCP\IP.

As camadas da arquitetura Internet TCP/IP são:

• Nível de Aplicação: Os usuários usam programas de aplicação para acessar os

serviços disponíveis na Inter-Rede. As aplicações interagem com o nível de

transporte para enviar e receber dados. As aplicações podem ser:

- Serviço orientado à conexão, fornecido pelo Transmission Control Protocol

(TCP) (serviço de circuito virtual);

- Serviço não orientado à conexão, fornecido pelo User Datagram Protocol

(UDP).

Algumas aplicações disponíveis na Internet TCP/IP ou programas de aplicação para

acessar serviços disponíveis na Inter-Rede [Soares 95] estão relacionadas a seguir:

- Simple Mail Transfer Protocol (SMTP), oferece um serviço store-and-forward

para mensagens que carregam correspondências contendo texto;

138

em endereços de rede.

• Nível de Transporte – a função básica é permitir a comunicação entre a máquina de

origem e a maquina de destino. Se o protocolo utilizado for TCP, serão fornecidos

os seguintes serviços:

- Controle de erro;

- Controle de fluxo;

- Seqüenciação;

- Multiplexação do acesso ao nível Inter-Rede.

Se o protocolo utilizado for UDP(User Datagram Protocol) os serviços fornecidos

são:

- Multiplexação;

- De multiplexação do acesso o nível inter rede.

• Nível Inter-Rede – é o responsável pela transferência de dados através da Inter-

Rede; desde máquina origem à máquina de destino. Este nível recebe pedidos do

nível de transporte para transmitir pacotes, informando o endereço da máquina onde

o pacote deverá ser entregue. O pacote é encapsulado em um datagrama IP, e o

139

responsável pela compatibilização. Recebe os datagramas Internet Protocol (IP), do

nível inter rede e os transmite através de uma rede específica. Para realizar essa

tarefa, nesse nível, os endereços Internet Protocol (IP),, que são endereços lógicos,

são traduzidos para o endereço físico dos hosts ou gateways conectados à rede.

Assim, alguns dos principais protocolos que fazem parte da família TCP/IP são: Internet

Protocol (IP), Address Resolution Protocol (ARP), Internet Control Message Protocol

(ICMP), User Datagram Protocol (UDP), Transport Control Protocol (TCP), Routing

Information Protocol (RIP), Simple Mail Transfer Protocol (SMTP), Domain Name

Server (DNS).

A arquitetura do TCP/ se baseia em:

• Serviço orientado à conexão fornecido pelo Trasmission Control Protocol, (TCP);

• Serviço não orientado à conexão fornecida pela Internet Protocol,( IP);

• Serviço de rede não orientado à conexão, datagrama não confiável fornecido pelo

Internet Protocol, (IP). O Internet Protocol, (IP), foi projetado para permitir

interconexão de redes de computadores que utilizam a tecnologia de comunicação

de pacotes.

Adress Resolution Protocol (ARP): este protocolo permite a um host encontrar o

endereço de sub-rede em outro host, na mesma sub-rede através do envio de um

datagrama por difusão na sub-rede.

140

4.5 - Protocolos de Comunicação na Automação

A automação predial e residencial utiliza vários protocolos/ para comunicação de dados

utilizando a rede Ethernet. Alguns desses padrões são o Lonworks, X10, BACnet e

CEBus, dos quais, a seguir, são apresentados algumas características:

4.5.1 -LonWorks (LN) [Caldas 99]

O padrão Lonworks (LN),um dos mais completos em termos de recursos e utilização, é

uma rede de campo desenvolvida pela Echelon (Califórnia), composta por dispositivos

inteligentes (atuadores, sensores, interfaces com o operador, controladores, módulos de

entrada e saída) que se comunicam utilizando um protocolo comum através de um ou

mais meios físicos. Implementada de um controlador Master, que pode ser utilizado em

computador ou em PLC com o objetivo de monitorar sistemas.

Todo o foco deste padrão está num chip denominado de Neuron incluindo todo o

hardware de comunicação e protocolo de rede, mas é fabricado apenas por duas

empresas, o que é uma limitação. Apesar disso, o preço do padrão, em geral, é

considerável.

Esse protocolo está implementado com sete camadas, conforme modelo OSI. A enorme

versatilidade desse protocolo permite que seja utilizado como Devicebus ou Fieldbus.

Essa rede fornece as ferramentas necessárias para construir a inteligência, nós

interoperacionais, sistemas e subsistemas com facilidade de instalação e manutenção.

141

A tecnologia Lonworks é reconhecida como um padrão nas aplicações em automação

predial. É utilizada em: controles de acesso, controles de supervisão de elevadores,

gerenciamento de energia, sistemas de segurança (alarmes de incêndio), ventilação e ar

condicionado, controle de iluminação e outros.

A Conexel criou uma linha de automação inteligente descentralizada para edifícios, com

a possibilidade de distribuir controle através de módulos instalados na aplicação e com

facilidade de implementação. Essa rede pode operar em uma gama de 32.000 aplicativos

e fornece operacionalidade, integração de sistemas e centralização.

A taxa de transmissão é de 1,25 Mbps e resposta em tempo real por volta de 7 a 13 ms.

Possui a característica de arquitetura aberta, cada nó inclui computação local, fontes

próprias e pode ser conectado a aplicativos locais I/O. As fontes I/O permitem que eles

processem dados de entrada dos sensores ou enviem comandos para atuadores. Também

permite interoperabilidade de redes de controle.

4.5.2 – X10 [Caldas 99]

O protocolo X10 foi desenvolvido por uma empresa escocesa conhecida como Pico

Eletronics Ltda. É um padrão usado na automação predial. Utiliza a própria fiação

elétrica das edificações para enviar as informações moduladas na freqüência da

corrente, a qual serve como onda portadora.

142

comum; enviam e recebem comandos simples como turn-on, turn-of ou dim. Esses

comandos são enviados por pacotes e cada receptor está relacionado com uma

identificação de unidade e só reage aos comandos que lhe são endereçados. Está

especificado com um total de 256 endereços diferentes, 16 códigos de unidade (1-16),

para cada um dos 16 códigos de compartimento ou setor .Pode-se utilizar múltiplos

transmissores, cada um inscrito no código do setor sobre a mesma cablagem. Assim

sendo, podem ser colocados vários receptores ligados em paralelo.

Para uma boa comunicação, o limite de cablagem da rede não deve ser superior a 185m,

mas pode ser melhorada com o uso de amplificadores de sinal.

4.5.3 - BACnet (Building Automation and Controll Network)

Esse sistema foi criado em 1987 visando definir um protocolo de comunicação que

possibilitasse a interoperabilidade de equipamentos de automação predial, sob a

orientação da ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-

Conditioning Engineers) onde foi denominado Stands Projet Commitee 135P (SPC

135P).

O BACnet busca a definição de um método de abstrair a funcionalidade encontrada nos

dispositivos interligados: os dispositivos são tratados como objetos e podem ser

facilmente acessados. Não há necessidade de outros protocolos para funcionamento em

conjunto.

143

redes via telefone.

A Camada de Aplicação define os pontos:

• Metodologia de entender a funcionalidade dos dispositivos de controle e

monitoramento (objetos);

• Mensagens da camada de aplicação (serviços);

• A codificação das mensagens da camada de aplicação do BACnet..

Um objeto BACnet é formado por um conjunto de propriedades que o identifica e o

acessa às informações do objeto sem requerer conhecimento dos detalhes internos dos

dispositivos.

Cada objeto é identificado por:

• Identificador de objeto (32 bits);

• Nome do objeto (texto);

• Tipo do objeto (analógico ou digital).

O padrão BACnet define um certo tipo de objeto. São vários tipos de objetos padrões e o

tipo de funcionalidade que estes podem representar, tais como: entrada e saída

144

O modelo adotado é o cliente-servidor. Os serviços definidos pelo BACnet estão nas

categorias: serviços de acesso ao objeto (um cliente lê ou modifica o valor de uma

propriedade); serviços de alarme e evento; serviços de acesso a arquivo; serviços de

terminal virtual (permite a conexão de um terminal simples para configuração e

gerenciamento de dispositivos); serviços de gerenciamento de dispositivos remotos.

Comentários

O BACnet tem a vantagem de tratar todos os dispositivos como objetos e abstrair

funcionalidade dos mesmos, facilitando a troca de dispositivos por similares. Outra

vantagem é fornecer suporte aos principais protocolos comerciais e está sendo bem

aceito pela automação predial, apesar de ainda não ter concluído os testes de

conformidade e certificação para saber se determinado dispositivo está dentro do padrão

BACnet.

4.5.4 - CEBus (Consumer Electronic Bus)

Consumer Electronic Bus (CEBus) normaliza as especificações necessárias para o

barramento, comunicações locais e redes de controlo projetadas especificamente para

Edifícios Inteligentes.

As redes CEBus fornecem um padrão de comunicação, para troca de informações e

controle e fluxo de dados entre dispositivos, aplicações e serviços.

CEBus foi desenvolvida pelo Grupo de Consumos Eletrônicos da EIA (Electronic

Industry Association) sob a administração da Panasonic Tecnologia.

145

2. Permitir a introdução de novos produtos e serviços em edifícios a baixo custo e de

acordo com as regras de gestão de energia;

3. Encontrar um padrão para uma única comunicação que satisfaça aos requisitos

necessários para o controle do edifício;

4. Minimizar a redundância de controle e métodos de operação entre aplicações e

equipamentos nos edifícios;

O CEBus é aplicado em funções tais como: controle remoto, indicação de estado,

instrumentação remota, gestão de energia, sistema de segurança, coordenação de

aplicativos de intertenimento, etc. Situações que requerem conexão barata para uma

rede local que trafega mensagens digitais relativamente curtas.

Os objetivos do CEBus são:

• Controle e gerenciamento do ambiente predial;

• Versatilidade (aplicável tanto para controle distribuído quanto centralizado);

• Simplicidade;

• Compatibilidade (independente do fabricante ou do método de implementação);

146

• Critério de comunicação (nenhum dispositivo deve dominar indefinidamente a

comunicação pela rede).

As informações trafegam através de símbolos, ou seja, tempos específicos entre

transições de estado no suporte de transmissão através de codificação por largura de

pulso. Os estados de comunicação possíveis são tipo superior e inferior e a forma física

de cada um é específico a cada suporte de transmissão.

São 4 os símbolos possíveis:

1. ONE (duração de 1 estado);

2. ZERO (duração de 2 estados);

3. EOF (end-of-field) (duração de 3 estados);

4. EOP (end-of-packet) (duração de 4 estados);

O valor de cada símbolo é determinado pela quantidade de tempo até a próxima

transição de estado. Portanto, não há relação entre um símbolo em particular com um

estado em particular. Os símbolos vizinhos nunca são representados pelo mesmo estado.

O uso dos estados se faz útil quando do acesso ao meio físico, servindo para determinar

qual nó tomará conta do suporte de transmissão quando dois ou mais dispositivos

147

Devido à forma de codificação dos dados que trafegam na rede, a taxa de comunicação

definida pelo padrão, que é de 10 Kbps, transforma-se em 6.66 Kbps efetivos.

Comentários

O CEBus possui o mérito de ser um padrão com normas bem definidas, com muitos

recursos e flexibilidade, que almeja o reconhecimento e aceitação mundial. Entretanto,

atualmente apenas um fornecedor (a Intellon Corporation em Ocala, na Flórida)

comercializa um chip que possui todo o hardware de comunicação, o interpretador da

linguagem e os protocolos do padrão.

Por ainda não ser um padrão mundial, não existem módulos ou equipamentos

disponíveis para o consumidor final. Outra desvantagem é que suas normas ainda não

foram totalmente aprovadas.

Finalmente, o padrão CEBus não prevê nenhum mecanismo de proteção contra as

informações que trafegam pela rede. Assim o usuário deve, no nível de apresentação ou

de alguma outra forma, acrescentar tal recurso.

4.6 - Padrão de Acesso para Rede Local, LAN

4.6.1 – Rede Ethernet

148

origem é do sistema ALOHA (rede de radiodifusão via satélite que nos anos 70 tinha

um propósito de interligar o centro de computação da universidade do Havaí, em

Honolulu, a terminais espalhados por todas as ilhas do grupo).

A Xerox introduziu a detecção de ondas portadoras e construiu um sistema CSMA/CD

de 2,94 Mbps para conectar até 100 estações de trabalho pessoais em um cabo de até 1

Km de extensão [Soares 95].

O sistema foi denominado de Ethernet como referência ao éter luminescente, através do

qual se pensava que se propagavam as radiações eletromagnéticas. Mais tarde, a

Ethernet da Xerox e a Intel redigiram um padrão para uma Ethernet de 10 Mbps.

Esse padrão formou a base do [IEEE 802-3], que difere das especificações Ethernet no

fato de descrever toda uma família de sistemas CSMA/CD transitando a uma velocidade

de 1 a 10 Mbps e sob diversos meios físicos (par trançado, fibra ótica, cabo coaxial),

enquanto a Ethernet só o faz para 10 Mbps e com meio físico tipo cabo coaxial de 50

ohms.

A outra particularidade consiste no fato da Ethernet especificar os serviços das camadas

1 e 2 do modelo de referência OSI, enquanto a norma [IEEE 802-3] (elabora padrões

para redes locais de computadores – padrão de comunicação com arquitetura composta

de 3 camadas) especifica a camada física nível 1 e sub-camada MAC (Medium Access

Control) do nível 2 sem definir o protocolo da sub-camada LLC (Logical Link Control)

do nível 2 (definida separadamente pela [IEEE 802.3]).

149

10Base5 Coaxial grosso 500 m 100 Ideal para backbones 10Base2 Coaxial fino 200 m 30 Sistema mais barato 10Base-T Par trançado 100 m 1024 Fácil manutenção 10Base-F Fibra ótica 2000 m 1024 Melhor para edifícios

A notação 10 base 5 significa que ele opera a 10 Mbps, utiliza a sinalização de banda

básica e pode aceitar slots de até 500 m.

Quadro 4.2 - Comparativa entre os Padrões [IEEE 802.3, 802.4, 802.5].

PADRÃO VANTAGENS DESVANTAGENS APLICAÇÃO

IEEE802.3 -Boa performance em ambientes de carga heterogênea

- Performance baixa sobre condições de carga elevada; - Ausência de tratamento de prioridades.

- Redes de carga heterogênea.

IEEE802.4

-Controle distribuído do ambiente; -Todos tem oportunidade de se comunicar, mesmo em ambientes com diferenças de prioridade.

- Performance prejudicada pelo excesso de controle.

- Redes para aplicações críticas, como em controle de processos.

IEEE802.5

-Facilidade de confirmação de recebimento; -Controle rigoroso de prioridades; -Eficiência próxima de 100% sobre condições de carga elevada.

- Rigor na apuração prioridades pode fazer mensagens não prioritárias esperarem muito; - Centralização do controle torna o ambiente sensível a determinadas falhas da monitora.

- Redes de carga elevada para aplicações típicas. Ex.: interligação entre servidores.

O Quadro 4.2, apresenta um comparativo entre rede normalizadora, quanto à vantagem,

inconvenientes e aplicação.

Para Edifícios Inteligentes em que a carga é heterogênea (iluminação, motores, cargas

não lineares) é mais indicada o padrão [IEEE 802-3].

150

5.1 - Resumo

Através da simulação realizada, baseada nos recursos de economia de energia citados

nos Edifícios Inteligentes, procurou-se quantificar a redução de energia em um hotel,

utilizando o gerenciamento do software Intouch. A escolha do segmento hoteleiro

justifica-se por ser um consumidor significativo de energia elétrica.

Dados da pesquisa realizada pelo Procel, (Programa Nacional de Energia), estratificam

o consumo de energia a seguir:

Características do hotel:

Categoria: 3 estrelas

Apartamentos: 30 a 100 unidades

Taxa média de ocupação anual: 60 a 80%

Demanda em kW: 50 a 200kW

Potência instalada em kVA: > 75 kVA

Consumo por apartamento (kWh): de 630 a 930

Na Figura 5.1 (consumo de energia em hotéis), verifica-se que o maior consumo de

energia situa-se nos sistemas: ar condicionado, refrigeração e iluminação.

151

Iluminação 18% Outros 6%

Figura 5.1 – Ilustração do consumo de energia elétrica em hotéis.

O resultado da pesquisa justifica um estudo para reduzir o consumo de energia dos

itens iluminação e ar condicionado.

5.2 Software In Touch

Software In Touch (desenvolvido pela Microsoft Windows). Composto de

WindowMaker e WindowViewer. É compatível com o controle estatístico do processo,

gerador de relatórios, gerenciador de receitas, suporte a redes de comunicação e acesso

a banco de dados relacionais. Oferece eficiência, no chão de fábrica e a integração ao

nível corporativo. Hardware necessário para a sua instalação:

• Microcomputador compatível IBM-PC com Microsoft Windows 95;

• Um drive de alta densidade (3 ½”);

• Pelo menos um CD-ROM na Rede;

152

Figur

5.3.1 - Supervisão e C • Gerador de Interfa

Operação de Proce

• Ambiente de Dese

• Funciona em am

qualquer Sistema

• Interface Gráfica p

• Opera em PC 386,

a 5.2 – Ilustração das funções básicas do software.

ontrole

ce Homem - Máquina para Supervisão, Controle, Monitoração e

ssos Industriais;

nvolvimento e Operação;

biente multitarefas Microsoft Windows, IRMX, Windows NT e

Operacional com suporte ao Microsoft Windows;

adrão Windows;

486 e Pentium ou compatível e na versão NT;

153

facilidade de operação;

• Suporte completo ao DDE (Dynamic Data Exchange) para troca de dados em tempo

real com outros aplicativos Windows, tais como: Excel, Lotus for Windows, Access,

etc.

5.3.2 – Desenho e Edição

• Figuras, linhas, tendência de tempo real e histórica, lista de alarmes, texto e

importação/exportação de mapa de bits;

• Poderosas ferramentas de edição gráfica para ajustes, sobreposição, espaçamento,

rotação, inversão, duplicação, eliminação, cópia, inserção, grade, undo, etc.;

• WIZARDS, objetos inteligentes pré-configurados, para agilizar o desenvolvimento

de aplicativos;

• Importação de desenhos de outras aplicações.

5.3.3 – Janelas de Aplicação

• Número ilimitado de janelas, em 3 tipos: troca, sobreposição e mensagens ao

operador;

154

5.3.4 Alarmes

• Não há limite para o número de alarmes;

• Alarmes podem ser gravados em disco, mostrados em tela e impressos, com

formatos configuráveis;

• Seleção por grupo e/ou prioridade para exibição de histórico ou resumo de alarmes e

reconhecimento.

5.3.5 – Relatórios e Cálculos

• Módulos de Relatórios permite a criação de relatórios de alarmes, eventos,

produção, monitorização, manutenção, etc.;

• Emissão sob demanda e automática por horários e/ou evento.

5.3.6 – Conectividade

• Integração ao nível corporativo através do SQL (Structured Query Language)

Access, com acesso direto a Banco de Dados Relacionais como Oracle, Sybase, etc.

155

• Banco de Dados Histórico armazena dados por até 10 anos.

5.3.8 – SPC/SQC

• Comunicação eficiente com PLC’s através do Fast DDE(Dinamic Data Exchange

protocol);

• Na otimização da leitura, somente são lidos valores que mudam na tela, valores de

alarmes, valores gravados historicamente e valores usados em lógicas de

background, reduzindo em média 50% do volume de comunicação;

• Drivers para os principais PLC’s, Single Loops, Multi Loops, Balanças e SDCD’s

(Sistemas Digital de Controle Distribuído) do mercado.

5.3.9 – Comunicação em Rede

• Troca de dados em tempo real com outra estação InTouch ou aplicativos Windows

rodando em outra máquina;

• DDE suportando sobre qualquer rede compatível com NetBIOS (Network Input/

Output System) ou TCP/IP;

156

• Facilidade de ajuda on-line;

• Módulo de gerenciamento de Receitas, para criação, armazenamento, modificação e

carga de receitas para processos de batelada;

• Documentação impressa completa da tela e do Banco de Dados;

• Inicia, controla e envia comandos para outros aplicativos a partir do InTouch.

5.4 – Simulação

Para simular o consumo de energia em um apartamento de hotel foram considerado os

seguintes itens:

• Iluminação;

• Ar condicionado;

• Conforto;

• Segurança.

Os objetivos da simulação são:

157

5.4.1 – Modelo Utilizado

O modelo utilizado na análise de redução de energia foi de um apartamento de hotel,

conforme Figura a seguir:

Hotel. Figura 5.2 – Ilustração da planta baixa de uma suíte de hotel.

5.4.2 – Dados do Apartamento

No quadro 5.1, estão representados os equipamentos com seus respectivos consumos

médios diário, que compõem o apartamento utilizado para a simulação. O objetivo é o

158

L1 Luminária da escrivaninha 100W 8h/dia 0,80 L2 Luminária da cama 60W 8h/dia 0,48 L3 Lustre central 200W 12h/dia 2,40 L4 Mesa de lanche 100W 8h/dia 0,80 L5 Luminária da cama 60W 8h/dia 0,48 L6 Hall de entrada 100W 12h/dia 1,20 L7 Banheiro 100W 12h/dia 1,20

Ar condicionado Quarto 2500W 24h/dia 60,00 Total 67,36

Nota: esses valores foram estimados conforme estatísticas de uma pesquisa elaborada

com dados de consumo de energia em 10 unidades modelo na rede hoteleira da Cidade

de Poços de Caldas (MG), categoria 3 estrelas, na administração dos estabelecimentos.

5.4.3 – Metodologia

• Instalação de sensores de presença para comandar a iluminação e o ar condicionado;

• Instalação de controles remotos para comandar a iluminação;

• Temporizador para comandar a iluminação do banheiro.

5.4.4 – Condições

A iluminação do apartamento é habilitada quando o sensor detecta alguma presença

humana no apartamento. A iluminação central (lâmpada 3) acende, desde que a

159

• Canal 2 comanda as lâmpadas 2 e 5;

• Canal 3 comanda a lâmpada 3;

• Canal 4 comanda a lâmpada 6;

• Canal 5 desliga todas as luminárias mesmo com presença;

• Com o interruptor geral do hall é possível ligar todas as luminárias.

No apartamento existe um canal de comunicação com a portaria (SOS), que pode ser

desabilitado pelo porteiro. O termômetro do apartamento habilitará o ar condicionado

para as temperaturas maiores que 20 ºC, podendo ser ajustado o seu set-point.

Quadro 5.2 – Equipamentos e consumo diário de um apartamento modelo otimizado.

Reduções verificadas Equipamento Localização Tempo de

funcionamento Consumo diário

kWh L1 Luminária da escrivaninha 4h 0.40 L2 Luminária da cama 4h 0.24 L3 Lustre central 8h 1.60 L4 Mesa de lanche 4h 0.40 L5 Luminária da cama 4h 0.24 L6 Hall de entrada 8h 0.80 L7 Banheiro 10h 1.00

Ar condicionado Quarto 18h 45.00 Total da redução verificada 60h 48.64

160

5.4.6 - Conclusão

Redução percentual alcançada:

• Iluminação consumo em kW/diário 50,55%

Tempo em horas 38,25%

• Ar condicionado consumo em kW/diário 15.00%

tempo em horas 25.00%

Além da redução do consumo de energia, verifica-se que a maneira de instalar é mais

simples (somente linha de dados e alimentação), com possibilidade de mudanças sem

custo de obras, somente via programação. Verifica-se aumento de conforto e segurança

para o usuário. A instalação inicial é mais cara, porém a redução do consumo de energia

amortiza o custo inicial.

5.5 – Tipos de Arquitetura

5.5.1 – Processo Distribuído

O In Touch pode ser usado em uma ou mais estações (rede scada e/ou vista).

161

q ç

O In Touch executa qualquer combinação de processo baseado por tempo (scan), isto é,

pode misturar os intervalos de tempo (segundo, minutos e horas), para aquisição e

cálculo de dados. Assim pode-se equilibrar os recursos dos sistemas entre dados que

precisam ser adquiridos rapidamente e dados que podem ser adquiridos com intervalos

de tempo maiores.

5.5.4 – Processamento Por Exceção

É eficaz processar os dados a partir de eventos chave. Estes eventos podem constar de

alternação de dados, não só de mensagens. Os dados do processo só são processados

pelo supervisório, quando ocorre uma mudança de estado (pontos digitais).

5.6 – Arquitetura do In Touch

5.6.1 – Estação Scada

A principal função da estação scada é a aquisição e supervisão de dados . O nó scada

está instalado nos equipamentos do processo e conectado com o hardware do sistema

(PLC).

162

q

5.6.3 – Animation Links

Cada objeto que necessite de animação deve ter, necessariamente, um tagname

associado. O tipo de animação pode ser para sinalização do processo ou envio de

comando para o mesmo.

5.6.4 – Windows Maker

Ferramenta de desenvolvimento, orientada a objeto, utilizada para confecção de telas

dinâmicas. Possui vasta biblioteca de símbolos padronizados. Ela transforma objetos

orientados em pacotes de software:

• Objetos simples: linha, forma, atributos de cor, orientação, etc., procurando ser

estático e dinâmico;

• Objetos complexos: objetos Bitmap, áreas retangulares com aparência de peça

gráfica, símbolos (bombas, válvulas) e células com cursor.

5.6.5 – Windows Viewer

163

p g g p p p p g ç g

Ele executa comando e lógica de operação baseado em programa específico. O script

pode ser executado através de uma condição, mudança de estado de variável, na

inicialização do sistema ou específico para uma tela.

5.7 – Contribuição

A instalação automatizada e gerenciada por um software é a tendência para o futuro. Os

projetos automatizados devem ser desenvolvidos dentro da filosofia de produtividade e

análise de valores, estando sustentados pelos seguintes itens:

• Estratégicos: os sistemas integrados de automação e segurança predial melhoram o

processo produtivo e o empreendimento, podendo representar a sobrevivência do

investimento;

• Financeiro: O empreendimento é mais rentável tanto quanto maior for a

racionalização e otimização das funções e processos, automatizando serviços e

elevando a qualidade e eficiência operacional;

• Tecnológicos: O sucesso do empreendimento depende da rapidez com que se

assimila a cultura tecnologia moderna antes da concorrência.

Considerando a crescente elevação dos custos de energia e serviços, fica cada vez mais

otimizada a relação custo beneficio dos investimentos, em um sistema integrado de

automação e segurança predial [Giuseppe 93].

164

Conclusão

Atualmente, como acontece em quase todos os segmentos da atividade humana e,

principalmente, naqueles segmentos passíveis de atingir a maior parte da população, as

tecnologias modernas têm operado uma verdadeira mudança de hábitos e

procedimentos, compatível com o ritmo e necessidades da vida moderna. No que se

refere à construção civil, elas têm revolucionado os conceitos de como construir,

fazendo com que, os novos projetos sejam planejados e executados, levando-se em

consideração as possibilidades, entre outras, da automação, inteligência predial,

conforto, economia e segurança.

Para tanto, vários caminhos e alternativas têm sido buscadas na ânsia de recuperar um

certo tempo perdido, em relação a outras áreas, tais como a eletro-eletrônica, mecânica

automotiva, telecomunicações e tratamento de dados, transportes, circulação da

informação, controle de processos, etc. Assim é, que se assiste ao desenvolvimento da

automação de Edifícios Inteligentes, utilizando tecnologias concebidas inicialmente para

aplicações industriais, na sua permanente busca de maior rendimento, qualidade e

economia da energia, através da concepção e ampla utilização de equipamentos e

dispositivos, softwares e instalações, desenvolvidos para aquela área e adaptados hoje à

construção civil.

A sociedade moderna, em toda a sua complexidade e múltiplas alternativas de

articulação se habitua, cada dia mais e, com extrema velocidade, às tecnologias que lhe

dão conforto, segurança e economia e, é por esta razão, que se busca meios de

165

• As construções residenciais têm a necessidade de maior segurança e economia de

energia;

• Os edifícios comerciais, além do fator segurança, precisam, em curto espaço de

tempo, da automação, para melhorar a produtividade e a comunicação entre os seus

diversos segmentos e serviços;

• Os shoppings centers buscam ansiosamente pela evolução tecnológica, para reduzir

o consumo de energia na iluminação e na refrigeração e, através de novas propostas

de aproveitamento do espaço, áreas de lazer e oferta simultânea de um leque

variado de serviços, manter o fascínio que vêm exercendo sobre todas as faixas

etárias e sociais, pelo conforto e segurança oferecidos para a população, que vê no

aumento da criminalidade e assédio permanente em outras áreas urbanas quase um

impedimento a seu deslocamento e possibilidade de utilização de numerosos

serviços de que necessita;

• os hospitais precisam ficar mais econômicos quanto ao consumo de energia,

melhorar a comunicação interna e monitorar os apartamentos, por medida de

segurança e eficiência. Além disto, nos hospitais são continuamente incorporados

equipamentos e tecnologias de última geração.

Contudo, para satisfazer essas exigências é preciso que os componentes dos sistemas de

serviços, tais como: aparelhos de ar condicionado, elevadores e dispositivos de

segurança, entre outros tantos itens, se harmonizem entre si, num verdadeiro processo

de adequação e busca de confiabilidade, de forma tal que não venham a permitir

166

Fatos como este geram a necessidade de interrelacionar os diversos segmentos setoriais,

criando um sistema geral de controle, com capacidade de gerenciar e coletar dados de

todos os sistemas componentes do Edifício Inteligente, através de redes de dados, que

permitam trocar informações entre si, evitando esses tipos de conflito.

Atualmente pode-se tratar a central do Edifício Inteligente como um sistema

supervisório que gerencia os diversos subsistemas. Essa nova metodologia consegue a

redução do consumo de energia, melhora o conforto, e garante maior segurança aos

usuários, bem como o uso racional e confiável dos equipamentos instalados.

Como a terça parte da energia utilizada pelo mundo em desenvolvimento é consumida

nas edificações, justifica-se os investimentos em sistemas de automação predial, que

possam apresentar retorno rápido, de aproximadamente 3 anos, a um custo médio de 3%

do total gasto no empreendimento.

O assunto, em suas infinitas combinações e ramificações, é encontrado com

significativa dificuldade na literatura, pela sua característica multidisciplinar,

apresentando-se, na maior parte das vezes, disperso e segmentado em publicações de

divulgação restrita a alguma áreas profissionais como a construção civil, arquitetura,

instalações elétricas, anúncios e divulgação de fabricantes de dispositivos, com ênfase

em aspectos exclusivos e limitados das edificações inteligentes.

Este trabalho procurou apresentar um tratamento sistemático do assunto, abordando-o

sob suas diversas facetas, desde as estruturais, envolvendo alguns aspectos da

construção civil e projeto arquitetônico, que se fazem presentes desde o início do

167

como se prevê para as próximas décadas.

Uma de suas contribuições mais relevantes foi a apresentação da inovação tecnológica

da construção civil de uma forma clara e diretamente compreensível. O trabalho oferece

o suporte para aqueles que desenvolvem projetos ou aplicações práticas de novos

Edifícios Inteligentes, ou mesmo na modernização das construções existentes.

Sugestões

Constitui-se como procedimento indispensável e, necessário, verificar a compatibilidade

dos projetos funcionais de qualquer edificação, para garantir a confiabilidade e

qualidade do empreendimento, sobretudo se a edificação pretende ser caracterizada

como Edifício Inteligente.

Os softwares, gerenciador e de coleta de dados, devem apresentar funções que garantam

a correta determinação e monitorização do estado dos sensores, de modo que os

controles desejados sejam efetivamente executados. Alguns sistemas, não provendo

varredura sistemática dos sensores, podem apresentar comportamento caótico e mesmo

contrário aos objetivos propostos.

O Edifício Inteligente constitui-se de uma ferramenta fundamental na redução do

consumo de energia e custos: domésticos, comerciais e industriais qualquer que seja o

porte das instalações, principalmente no momento atual, em que as tarifas subsidiadas

pela União estão sendo extintas.

168

As possibilidades de melhoria são inumeráveis e são um campo aberto para pesquisa e

desenvolvimento incluindo tanto o comportamento e expectativa dos usuários, quanto a

incorporação das tecnologias disponíveis, assim como a flexibilidade para incorporar

tecnologias emergentes (arquitetura aberta).

169

( )Produtividade Confortável. Construção n.2363, Maio 1993.

[ABCI, junho 93] ABCI. (Associação Brasileira da Construção Industrializada).

Inteligência Disponível. Construção n.2371, Julho 1993. [ABCI, agosto 93] ABCI. (Associação Brasileira da Construção industrializada).

Pressuposto Qualidade. Construção n.2377, Agosto 1993. [ABNT 008] ABNT .Projeto 3:066.02-008 - Registro Eletrônico programável

(REP). [Aguiar 98] Aguiar, José Carlos R. – Rodrigues, Pierre Teixeira – Maia, Ana

Cristina B. Automação e Uso de Energia em Edifícios: Novas Relações e Possibilidades. Revista Eletricidade Moderna, Julho 1998.

[Alucci 94] Alucci, M. P. Procedimentos para Dimensionamento de

Aberturas: Otimização do Consumo de Energia Elétrica em Edificações In: SIMPÓSIO NACIONAL DE SISTEMAS PREDIAIS, VIII., São Paulo 1994. Anais. São Paulo, EPUSP, 27 e 28 de Setembro de 1994, pp. 91-99.

[Anixter 97] Anixter do Brasil Ltda. Sistema de Cabeamento Estruturado São

Paulo – 1997- http://www.anixter.com [Armando 92] Miranda A P R. Consultor Armando P. Edifício Petros II 3.500

Pontos Supervisionados e Controlados. Revista Eletricidade Moderna.n.220, pp. 24-30, Julho 1992.

[Fatec 93] Art,D.R. Sistemas de Segurança em Edificios. In: CURSO

DOBRE EDIFICIOS INTELIGENTES, São Paulo, 1993. Resumo Faculdade de Tecnologia de São Paulo – FATEC.

[ASHRAE 88] ASHRAE, American Society of Heating, Refrigerating and Air-

Conditioning Engineers Inc. Technical Data Bulletin Inteligent Buildings. Ashrae Winter Meeting. Dallas, U.S.A. Janeiro 1988.

179

[C. Neto 94] Castro Neto, Jayme Spinola. Edifícios de Alta Tecnologia / Jaime

Spinola Castro Neto – Carthago & Fonte - São Paulo SP - 1994. [Crestani 92] Crestani, M. S. Portaria 085/92: Muitas Dúvidas, Pouca Ação, e o

Prazo para Cumpri-la está Correndo. Revista Eletricidade Moderna, pp.36-46. Novembro 1992.

[Caldas 99] Caldas, Fausto Manuel C. P.- Perdigão, João P. R.- Projeto de

Sistemas de Segurança de Edifícios SP 1999. [Casa 93] Souza. J.R.ª Mogami S.M. A Casa Inteligente, Versão Norte-

Americana. Revista Eletricidade Moderna, n.235. Outubro 1993. [Costa 92] Marte C.L. Costa e H.N. Fogagnoli Jr. R.: “A Influência dos

Sistemas de Automação no Comportamento Energético das Edificações. 5o Congresso de Automação Industrial, São Paulo 1992, pp. 37 - 46.

[Creder 91] Creder, Hélio; Instalações Elétricas 12a ed. – Rio de Janeiro - livros

técnicos e científicos, 1991. [Cunha 92] Cunha, Fernando Augusto. O Novo Perfil do Setor Elétrico nos

Próximos Dez Anos. Revista Eletricidade Moderna, pp. 34 - 35. Março de 1992.

[DSS 93] Ensec. Divisão de Sistema de Segurança. Ênfase à Segurança e

Integração com o Controle de Utilidades. Revista Eletricidade Moderna, Julho 1993.

[Energia 92] Souza, José Rubens A. Elec 92: Energia e Edifícios Inteligentes.

Revista Eletricidade Moderna, 1992. [Evolução 95] Lima, Norberto de Paula - Evolução, Características e Tendências

dos Sistemas de Gerenciamento de Edificações. Revista Eletricidade Moderna, Maio 1995.

180

Dorsal do Edifício Inteligente ” – Revista Téchne/Fevereiro 1998. [Franco 99] Franco, Lúcia Regina Horta Rodrigues Fieldbus: Aplicações,

Vantagens, Versões e o Estágio Atual da Norma IEC. Revista Eletricidade Moderna,. Abril 1999.

[Frazato 93] Cegelec. Cezar Frazato. Pré-cablagem: Infra-estrutura Flexível

para Telemática Edifício. Revista Eletricidade Moderna, Julho 1993.

[Gerenciamento 92] Uma proposta com duas funções básicas: Gerenciamento de

Energia e Aquisição de Dados. Revista Eletricidade Moderna. Julho 1992.

[Giuseppe 93] Levay Giuseppe. Automação e Segurança Predial Integrada.

Ferramentas para o Sucesso do Empreendimento. Revista A&C, Junho1993.

[Gomes 92] Siemens. Walter Gomes Júnior. Vantagens da Concepção

Modular e da Configuração em Rede. Revista Eletricidade Moderna, p. 58 – 60. Julho 1992.

[Honeywell 95] Controlli, Honeywell, Jonhson Controls, Landis & Gyr, Sauter –

Revista L’ Installatore Italiano Maio 1995. [Jonhson 95] Epri. Karl Jonhson, Electric Power Research Intitute (EUA).

Revista Eletricidade Moderna, Agosto 1995. [Levay 93] Levay, Giuseppe – Rheno Inteligência Predial – Idéias e

Aplicações – Revista Consultas A & C,1993. [Lima 96] Lima, Luiz Carlos Alves – David, Ricardo da Silva – Como

Economizar Energia em Hospitais, Clínicas, Hotéis, Shoppings e Supermercados – PROCEL (Programa Nacional de Conservação de Energia) Maio 1996.

181

[Martins 98] Martins, José Luís. Edifícios Inteligentes – Soluciones para Edificos ya Construídos. – Cadernos de Edifícios Inteligentes Barcelona. Abril 1998.

[Marques 93] Marques, P. Retrofit, De Volta para o Futuro. Revista Abrava, no

132, 1993. [Mattar 94] Mattar, Jorge – Sderi, Marcelo S. “Edifício Inteligente: A

Evolução de um Conceito”- Revista Cipa, São Paulo. [Niskier 97] Niskier, Julio – Instalações Elétricas, 3º edição, Editora Afiliada. [Redes Locais 95] Integração de Redes Locais e Barramentos de Campo nos

Edifícios Inteligentes, Augusto J. Maluf, Cláudio L. Marte, Herbert R. N. Costa, José Sidnei C. Martini – Revista Eletricidade Moderna. Fevereiro 1995.

[REM 92] Uma Proposta com Duas Funções Básicas: Gerenciamento de

Energia e Aquisição de Dados. Revista Eletricidade Moderna. Julho 1992.

[RT 94] O Futuro Dentro de Casa. Revista Téchne. Agosto 1994. [Rosa 92] Rosa, Carlos Alberto C. O Eficiente Gerenciamento e Controle de

Edifícios de Escritórios – Revista Eletricidade Moderna, Julho 1992.

[Sistema BUS 93] Souza. J.R.A. Sistema “BUS”: As Instalações Elétricas na Era

das Redes Locais. Revista Eletricidade Moderna, n. 232. Julho 1993.

[Santini 94] Santin, E. Lar, Autolar Revista Técnne 2 (9). Março/Abril 1994,

SP. [Siemens 97] Siemens Fornece Sistema de Gestão de Edifícios Inteligentes.

Fevereiro 1997 – http:// www.siemens.pt/news/press/ps74.html.

182

[Tanenbaum 97] Tanenbaum, Andrew S.; Redes de Computadores –Tradução da 3a

ed.- Rio de Janeiro ; Editora Campus, 1997. [Waterbury 94] Waterbury. R.C. Fieldbus Forges Ahead Regardeless. Revista

Intech. Janeiro 1994. NORMAS e LEIS [ANSI/TIA/EIA-568-A ] Especificações de Sistemas de Cabeamento Estruturado. [ANSI/TIA/EIA-568-A-1] Especificações do Propagation Delay e Delay Skew para o

cabo UTP de 4 pares. [ANSI/TIA/EIA-568-A-2] Correções e acréscimos para a Norma 568-A (adendo n.º 2

da 568-A). [ANSI/TIA/EIA-568-A-3] Adendo n.º 3 da 568-A. [ANSI/TIA/EIA-568-A-4] Adendo n.º 4 da 568-A - (Em andamento). [ANSI/TIA/EIA-568-A-5] Adendo n.º 5 da 568-A - (Em andamento). [ANSI/TIA/EIA-569-A] Especificações de Infra-estrutura do Cabeamento

Estruturado. [ANSI/TIA/EIA-570-A] Especificações de Cabeamento para Residências e Pequenos

Edifícios Comerciais. [ANSI/TIA/EIA-606 ] Especificações da Administração e Identificação dos

Sistemas de Cabeamento Estruturado. [ANSI/TIA/EIA-607 ] Especificações de Aterramento e Links dos Sistemas de

Cabeamento Estruturado.

183

[ISO 7816] Especificações de cartões magnéticos e circuitos integrados. [Manual TDMM] (8ª edição) da BICSI - 30 Capítulos contendo informações

diversas (baseados nas principais normas internacionais) tais como: cabeamento, aterramento, administração, princípios de transmissão, LAN, energia, etc.

[NR23-78] Lei 6514 de 22/12/1997 – Portaria 3214 de 08/06/1978 –

Consolidação das leis de trabalho relativas à segurança e medicina do trabalho.

[NR23] Proteção contra incêndio p. 271 Clab’s Acessoria Gráfica

Editorial 1996. [NB-5410] Normas regulamentadora de cores na tubulação antiincêndio. [NB-76] Normas antiincêndio (Sprinklers). [NBR-11.742] Porta corta-fogo para saída de emergência. [NBR- 9441/1993] Projeto de Normas do Sistema de Detecção e Alarme de

Incêndio. [NBR-5313] Níveis de Iluminamento. [NBR-5413] Iluminância de interiores – Especificação. [TIA/EIA TSB – 67] Especificações da Performance de Transmissão para Testes

em Campo do cabeamento UTP Categoria 5. [TIA/EIA TSB – 72] Diretrizes do Cabeamento Centralizado de Fibra Óptica. [TIA/EIA TSB – 75] Práticas Adicionais do Cabeamento Horizontal por Zonas. [TIA/EIA TSB – 95] Especificações da Performance de Transmissão para Testes

em do Campo cabeamento UTP Categoria 5E - (Em andamento).

184

Anexo Nº1– Sistema de Iluminação

ANEXO 1

1. Sistema de Iluminação

A iluminação é um item relevante em um Edifício Inteligente.

É importante escolher lâmpadas próprias para o ambiente, calcular o índice de

iluminamento adequado, distribuir as luminárias de forma correta para manter a

iluminação uniforme.

A escolha de uma lâmpada deve ser feita em função do rendimento e da vida útil. A

Figura 1.1 mostra graficamente, para cada tipo de lâmpada o rendimento em lúmens

por watt, onde lúmens é a quantidade total de luz emitida por segundo por uma fonte

luminosa.

0 50 100 150

1

RENDIMENTO EM LÚMENS/WATT Incandescente(10 a 20)Mista(17 a 25)Mercúrio(44 a 63)Fluorescente(43 a 84)Sódio(75 a 105)Multivapor(69 a 115)sódio, alta pressão(68 a 140)

Figura 1.1 – Ilustração de um diagrama comparativo do rendimento das lâmpadas.

170

Anexo Nº1– Sistema de Iluminação

Durante a vida útil da lâmpada observa-se a diminuição dos lúmens por efeito do uso,

demonstrado na Figura 1.2, devido a diminuição da transparência do vidro. Este fator

deve ser considerado quando se definir o índice de iluminamento de ambientes.

[Creder 91].

s

Figu

1.1 –

• I

d

9

• I

d

v

c

p

c

25

50

75

100

125

0 30 60 90 120 150 180

Percentagem da vida média

Perc

enta

gem

dos

lúm

ens/

wat

tin

icia

is

ra 1.2 – Ilustração de uma Curva Típica de Diminuição dos Lúmens por Efeito do

Uso.

Tecnologia das Lâmpadas

luminação Incandescente - É resultante do aquecimento de um fio pela passagem

e corrente elétrica até a incandescência. Ela é indicada para uso geral [Niskier

7].

luminação Fluorescente - É uma tecnologia que utiliza a descarga elétrica através

e um gás para produzir energia luminosa. Consiste em um bulbo cilíndrico de

idro com eletrodos de tungstênio nas extremidades (cátodos), por onde circula a

orrente elétrica. Em seu interior existe vapor de mercúrio ou argônio a baixa

ressão e as paredes internas do bulbo são pintadas com materiais fluorescentes,

onhecidos como cristais de fósforo, conforme mostrado na Figura 1.3.

171

Anexo Nº1– Sistema de Iluminação

Para

reato

bime

o in

reato

prod

As lâ

inter

cozin

• Ilumi

princ

silica

lumin

potên

1000

indic

• Ilumi

ilumi

Figura 1.3 – Ilustração de uma Lâmpada Fluorescente.

o seu funcionamento, são necessários equipamentos auxiliares: starter e

r. O starter é um dispositivo utilizado na partida, empregando o princípio de

tal. Como sua parte integrante, cita-se o condensador ligado em paralelo com

terruptor, com a função de evitar interferência com aparelhos de rádio. O

r é uma bobina com núcleo de ferro ligada em série e possui dupla função:

uzir sobretensão e limitar a corrente.

mpadas fluorescentes são de elevado desempenho, indicadas para iluminação

ior como em escritórios, lojas e indústrias. Em residências são indicadas para

has, banheiros e garagens.

nação a Vapor De Mercúrio - A lâmpada a vapor de mercúrio utiliza o

ípio da descarga elétrica. Consta de um bulbo de vidro duro (tipo boro-

to ou monex) e no seu interior um tubo de arco onde se produz o efeito

oso. Necessita de equipamentos auxiliares: reatores e resistores de partida. As

cias das lâmpadas normalmente fabricadas são de 100, 175, 250, 400, 700 e

watts. A cor da luz emitida pode ser clara ou de cor corrigida. Cor clara é

ada para ruas, indústrias e comércio.

nação a Luz Mista - É usada quando se deseja melhorar o rendimento da

nação incandescente. São utilizadas em iluminação interior e não necessitam

172

Anexo Nº1– Sistema de Iluminação

de nenhum equipamento auxiliar de partida, porém exigem que a tensão de

alimentação seja de 220 volts, normalmente.

• Iluminação a Vapor de Sódio de Alta Pressão - São as lâmpadas que apresentam

melhor eficiência luminosa, por isso, para o mesmo nível de iluminamento, pode-se

economizar mais energia do que em qualquer outro tipo de lâmpada. Devido às

radiações de banda quente estas lâmpadas apresentam o aspecto de luz branca-

dourada, porém permitem a visualização de todas as cores porque reproduzem todo

o espectro. São utilizadas nas iluminações externas e indústrias em galpão coberto.

1.2 – Métodos de Cálculo de Iluminamento

A iluminação deve ser calculada de forma a oferecer conforto visual, normalizada pela

[NBR5413] norma que define os níveis de iluminamento, a qual se limita a estabelecer

os índices mínimos de iluminamento. O excesso de iluminamento, quando ocorre,

[Niskier 97] pode causar danos à saúde do pessoal.

Os métodos utilizados para calcular o número necessário de luminárias para produzir

determinada iluminação são:

1- Carga mínima exigida por norma;

2- Método dos lúmens;

3- Método das cavidades zonais;

4- Método ponto por ponto.

O método dos lúmens consta de:

173

Anexo Nº1– Sistema de Iluminação

• Seleção da Iluminância, [NBR5413] é definida em função dos pesos de acordo

com a velocidade, precisão e refletância da cor do fundo de tarefa;

• Escolha da luminária em função do objetivo da instalação;

• Determinação do Índice Local que conjuga comprimento, largura da sala e altura

da luminária ao plano de trabalho;

• Determinação do Coeficiente de Utilização, razão entre o fluxo luminoso inicial

emitido pela luminária (fluxo total) e o fluxo recebido pelo plano de trabalho. Esse

coeficiente depende da refletância de tetos e paredes;

• Determinação do Fator de Depreciação ou Fator de Manutenção, que relaciona o

fluxo emitido no fim do período de manutenção da luminária e o fluxo luminoso

inicial da mesma;

• Determinação do Fluxo Total e Número de Luminárias: o fluxo luminoso total é a

composição dos índices anteriores e é proporcional à área e o índice de

iluminamento em lux e inversamente proporcional ao fator de utilização e fator de

depreciação.

)(.. LúmensduES

=φ

Sendo:

φ : fluxo luminoso total em lúmens;

E: nível de iluminamento em luxes;

S: área do recinto, em metros quadrados;

174

Anexo Nº1– Sistema de Iluminação

u: fator de utilização;

d: fator de depreciação.

O número de luminárias é proporcional ao fluxo luminoso total e inversamente

proporcional ao fluxo luminoso por luminária:

ϕφ

=n

Sendo:

n: número de luminárias;

φ: fluxo luminoso total, em Lúmens;

ϕ: fluxo luminoso por luminária.

As luminárias devem ser distribuídas uniformemente no recinto, sendo que a distância

de instalação entre elas deverá ser o dobro da distância entre a luminária e a parede. A

distância máxima entre luminárias não deve ultrapassar a orientação do fabricante para

que seja mantida a uniformidade de iluminamento.

175

Anexo No2 – Detectores de Incêndio

ANEXO 2

2 - Detectores de Incêndio

1. Detector iônico de fumaça: possui uma pequena quantidade de elemento radioativo

(elemento artificial emissor de partículas alfa caracterizado pelo baixo poder de

penetração, mas com alto poder ionizante) que determina a ionização do ar presente em

duas câmaras, uma das quais aberta ao ambiente e a outra fechada, como parâmetros de

referência. Na fase I do incêndio (produção de aerossóis invisíveis) ele detecta, graças

ao seu grau de sensibilidade, uma taxa de combinação ion-elétron, na câmara de

ionização aberta ao ambiente, maior que a da câmara fechada. Esta combinação se

configura em um sinal elétrico que é interpretado pela eletrônica associada ao detector e

que origina, quando ultrapassa um ponto pré-determinado, um sinal de alarme.

2. Detector óptico: possui um LED e um fototransistor. O LED gera um facho de luz que

não chega, em condições normais, a sensibilizar o fototransistor. Na presença de

fumaça, a luz vem difusa pelo efeito Tyndall e sensibiliza o fototransistor, o que produz

um sinal que é tratado pela eletrônica. Muito eficaz na fase II do incêndio, mas sua

eficiência pode ser comprometida pela presença de fumaça muito espessa (fumaça

negra) que pode “cegar” o fototransistor. Recomendado para locais com presença de

corrente de ar e de materiais que produzam fumaça branca.

3. Detector térmico: mede a temperatura ambiental, que aumenta em caso de incêndio. O

mais primitivo é constituído de um bimetal; o aumento da temperatura determina uma

dilatação diferente nos dois metais, causando a abertura ou o fechamento do contato

elétrico e produz, através da eletrônica, um alarme. O mais sofisticado utiliza

dispositivos semicondutores cuja resistência varia em função da temperatura; então a

eletrônica de gerenciamento estabelece a superação do valor-limite e o critério de

176

Anexo No2 – Detectores de Incêndio

alarme. São complementares aos detectores ópticos e, por isto, se adaptam às centrais

térmicas, estacionamentos subterrâneos e cozinhas.

4. Detector termovelocimétrico: é muito similar ao detector térmico, mas é dotado de uma

maior inteligência local (que tende a aumentar com a futura geração de sensores, o que

lhe permite calcular a derivada da temperatura ambiente em função do tempo,

resultando disso a velocidade de variação da temperatura no tempo. Assim, pode

discriminar entre o aumento de temperatura mais gradual, provocado por causas

naturais (insolação direta) e o incremento repentino provocado por um incêndio. Para

atingir um efeito sinérgico e, consequentemente, um maior grau de segurança é

normalmente associado ao detector térmico.

5. Detector de chama: atua na fase IV do incêndio (desenvolvimento da chama visível).

Recomendado para incêndios onde o combustível é de tal natureza que a combustão

ocorra imediatamente, com as fases I, II, III muito reduzidas temporalmente. É

composto de um dispositivo óptico-eletrônico sensível a uma determinada radiação

eletromagnética (infravermelha ou ultravioleta), em quantidade para converter em sinal

elétrico, que depois é processado adequadamente pela eletrônica associada ao

dispositivo. É utilizado para o controle e proteção das áreas de depósito com riscos

especiais (líquidos inflamáveis) e associam a alta fidelidade a um tempo de resposta

extremamente curto.

6. Detector manual ou botão de alarme: a noção de automático deve ser entendida no

sentido lato, pois dispositivos de atuação manual podem ser incorporados ao sistema,

racionalmente. O botão de alarme (do tipo “quebre o vidro em caso de incêndio”) serve

para dar o alarme quando o incêndio é descoberto por uma pessoa. Neste caso, apenas a

detecção do incêndio não se dará automaticamente, pois as demais operações

consecutivas o serão.

7. Detector inteligente: detector microprocessado; resposta extremamente [NBR23/78]

rápida; elimina alarmes falsos como fumaça de cigarro, vapor de cozinha, e outros,

177

Anexo No2 – Detectores de Incêndio

facilitando os aspectos de manutenção, além de utilizar parâmetros de conforto mais

sofisticado. Utiliza técnicas de transmissão e impulso de corrente para a transmissão

bidirecional de dados e comandos entre central e detector; os detectores de fumaça são

interrogados ciclicamente em um tempo que não ultrapassa, no nível máximo de

saturação da rede, 1,8 segundos; os parâmetros de níveis de alarmes ajustam-se

constantemente para compensar eventuais interferências. Em um tempo nunca superior

a 14 ms, quando um detector é acionado pela central, o mesmo responde, transmitindo

em corrente, um sinal de stand by, analógico, que contém as informações de estado e o

sinal codificado e que identifica o detector.

178