A (re) evolução da automação predial

Edição 107 – Dezembro de 2014
Por Bruno Moreira

De equipamentos eletromecânicos e pneumáticos a microcontroladores digitais; de sistemas isolados a sistemas em rede: a história da automação, tecnologia que cada vez mais faz parte de nossas vidas.

Edifícios dotados de grandes altitudes foram exceção durante muito tempo no mundo. Até o século XIX, por exemplo, os prédios nas grandes aglomerações urbanas da época apresentavam no máximo cinco andares. A situação começou a se modificar com o desenvolvimento de novos materiais de construção, como o concreto armado e a estrutura em ferro, e, posteriormente, em aço, que facilitaram o trabalho de engenheiros, permitindo a construção de edificações mais altas e mais seguras.

No entanto, o preço caro destes materiais, somado à dificuldade de se locomover dentro das edificações – afinal só havia escadas – atrapalhou a difusão desse tipo de empreendimento. Primeiro, a invenção do elevador, em 1852, por Elijah Otis, e depois a popularização dos sistemas construtivos avançados, como a pré-fabricação de elementos construtivos em aço nos países industrializados, alavancou a construção de prédios cada vez mais altos. Na década de 1920, a junção destes fatores: elevador, novas técnicas de construção e materiais resistentes, fez surgir os arranha-céus, que ajudaram na transformação do consumo, do comércio e da moradia dos habitantes das cidades.

Atualmente, os centros urbanos são verdadeiros “paliteiros”. É cada vez mais comum pessoas habitando e trabalhando em prédios, e estes facilmente costumam ter mais do que dez andares. Se em meados do século XIX se tratava de uma raridade, hoje em dia, edifícios altos já fazem parte da paisagem das grandes cidades do mundo todo. Contudo, se por fora alguma das edificações podem parecer as mesmas de tempos atrás, em seu interior, grandes inovações tecnológicas ocorreram e vêm ocorrendo, transformando radicalmente a vida de seus usuários.

Não obstante, o início da automação se deu na área industrial. Conforme o engenheiro especialista de produto da ABB no Brasil, Marcos Oliveira, em meados da década de 1950, surgiram os primeiros equipamentos. Eram dispositivos eletromecânicos, como relés, por exemplo. Nos prédios comerciais e residenciais, a tecnologia adentrou por meio dos sistemas de ar condicionado e ventilação, já na década de 1960.

Segundo o gestor e coordenador de segmentos de conexões elétrica e automação da Wago, Maurício Constantino Afonso, além dos dispositivos eletromecânicos, o que possibilitava a automação do ar condicionado eram os equipamentos pneumáticos, que funcionavam com o acionamento de um condutor de ar, responsável pela abertura e fechamento de válvulas. “Nem fio elétrico se utilizava”, explica Afonso, destacando que, apesar de poderem ser vistas atualmente como tecnologias antiquadas, na época, foram uma verdadeira revolução.

Resumidamente, de acordo com o engenheiro e diretor da Associação Brasileira de Automação Residencial e Predial (Aureside), Fernando Santesso, os sistemas de controles prediais nos inícios dos anos 1960 eram desconexos, separados em ilhas. “Na verdade eram lógicas feitas para executar funções primárias e sem qualquer tipo de integração. Demandavam grande espaço em quadros para controlar pequenas funções”, destaca.

Por volta dos anos 1970, o microcontrolador eletrônico é inventado, gerando uma revolução na área da automação. Nesse momento, passa a ser possível fazer toda a lógica de controle por um chip, que não apenas controlaria e executaria as mesmas funções desses grandes painéis, mas ainda teria a possibilidade de captar entrada de sinais, como os sinais de sensores. “É a partir da década de 1970 que começam as discussões sobre como fazer com que sistemas separados comuniquem-se uns com os outros e são dados os primeiros passos para os protocolos de comunicação predial”, explana o diretor da Aureside.

Corroborando a afirmação de Santesso, o coordenador de segmentos da Wago acrescenta que, realmente, a automação só foi possível em razão dos circuitos eletrônicos. Primeiro, com os equipamentos analógicos, e depois com a utilização dos processadores e dos chips, tais como conhecemos hoje. Conforme Afonso, nesse período, a criatividade dos projetistas pôde ser exercida com muito mais facilidade e foram criadas soluções para os sistemas diversos existentes dentro de um prédio.

Na trajetória do desenvolvimento da automação ainda faltava um “pulo do gato” para transformar a tecnologia no que conhecemos hoje. E esse salto foi dado a partir da década 1980, quando os sistemas de controle começaram a ganhar as características de uma plataforma digital. Segundo o diretor da Aureside, essa substituição, do âmbito analógico para o âmbito digital fez com que os sistemas deixassem de ser estáticos, ou seja, pré-programados para executar um tipo de função e passassem a ser dinâmicos, permitindo a manipulação pelos personal computers (PCs).

Mais do que isso, conforme Santesso, os sistemas digitais permitiram o início da comunicação de sistemas de uma maneira muito mais simples. Ela sai da era de sistemas “single function” para sistemas “multi-function”. “Isso revoluciona a gestão das edificações e impacta diretamente na arquitetura dos prédios, pois esses novos edifícios devem prever um cabeamento diferenciado e salas técnicas, em que os sistemas possam ser controlados”, afirma. Do ponto de vista do usuário, a grande mudança é que, alguns sistemas, que antes eram operados diretamente por eles, ganham um controle central e saem da sua gestão.

O coordenador da Wago também salienta o avanço tecnológico configurado pela mudança de um ambiente em que predominavam os componentes analógicos, com sinais elétricos variáveis, para um sistema digital, no qual se pode trabalhar em um ambiente de rede. “Imagina você ter diversos equipamentos analógicos, em que cada um precisa de um par de cabos para transmitir um sinal e, de repente, ter a sua disposição um sistema digitalizado, no qual uma conexão com cabo de rede consegue interligar um enorme número de instrumentos”, relata. Conforme o gestor, no que diz respeito às indústrias, por exemplo, esta transformação permitiu ganhar velocidade na produ

ção e, principalmente, baratear os custos de equipamentos fabricados.

Edifícios inteligentes

Com os sistemas digitalizados foi preparado o terreno para o surgimento dos chamados edifícios inteligentes. “Quando falamos em edifício inteligente, pensamos que aquelas etapas de integração de sistemas já estão implementadas com um patamar muito mais desenvolvido”, diz o coordenador da Wago.

Os primeiros prédios inteligentes surgiram na década de 1980 nos Estados Unidos. Contudo, de acordo com o diretor da Aureside, ainda não eram edifícios propriamente inteligentes. Tratavam-se dos chamados “Responsive Buildings”, prédios que se adaptam a condições pré-definidas ou desejáveis a partir da leitura de sensores. “Por esse conceito ser totalmente diferente das edificações que existiam até então, surgiu a expressão Intelligent Building”, esclarece o engenheiro.

No entanto, destaca Santesso, existem diversas diferenças que podem ser observadas no conceito de prédio inteligente de hoje e dos anos 1980 e 1990. As edificações, na atualidade, tendem a ser efetivas, ou seja, integradas não apenas no âmbito de sistemas, mas à arquitetura e à funcionalidade do prédio, para tornar o uso das instalações mais eficientes, desde verificar a disponibilidade e reservar a sala de reunião, otimizar o tráfego de elevadores e mobilidade de pessoas dentro do prédio, até mesmo adaptar a fachada para as condições climáticas que mais proporcionem economia de recursos.

Trata-se, por exemplo, de um sistema de iluminação que mede a quantidade de luz natural que incide pela janela, e em contrapartida regula as persianas para que o sol não bata diretamente dentro da sala para não sobrecarregar o ar condicionado. Soma-se a isso o controle de acesso do usuário a uma sala atrelado à iluminação deste ambiente, para que se aproveite mais possibilidades de economia de recursos. E ainda a integração de outras utilidades, participando deste sistema, como elevadores, circulação de água e efluentes (água de reuso, aproveitamento de água pluvial), iluminação do subsolo de garagem, que, conforme Afonso, é um problema dentro dos edifícios porque acaba consumido energia de maneira não eficiente. “Edifício inteligente é um edifício em que tudo está sob controle. Não exatamente um controle centralizado, podendo até ser um controle distribuído, mas tudo conversando entre si”, esclarece.

O gerente de produto da Schneider Electric, Rogério Garcia Ribeiro, destaca que os sistemas automatizados com maior integração, os chamados edifícios inteligentes, são direcionados mais para o mercado corporativo, tais como plantas industriais, empreendimentos comerciais, por exemplo, shopping centers, além de data centers e infraestruturas (hospitais, aeroportos, e estádios). Nestas edificações, costuma-se ter todos os andares do edifício e do escritório interligados na mesma plataforma de automação.

Entretanto, mesmo no segmento de automação corporativa há certa disparidade. Baseado em sua experiência na área, o gerente de produto da Schneider divide este mercado da seguinte forma: no que concerne à automação corporativa, enxerga dois nichos, o de edifícios de alto nível, que são certificados, por exemplo, com o selo Leed para construções sustentáveis. Estes apresentam uma demanda grande para automação. Há, também os edifícios de médio porte (seis, sete andares), novos ou retrofitados, que não possuem automação, mas que necessitariam de alguma tecnologia deste tipo. “Este trata-se de um mercado gigante a ser trabalhado”, diz Ribeiro.

No que diz respeito à automação residencial, Ribeiro afirma que trata-se de um nicho de mercado no Brasil ainda incipiente. Neste sentido, segundo Afonso da Wago, muito embora um projeto de edifício contemple diversas utilidades automatizadas, por uma questão de custo de implantação, o sistema de automação acaba se transformando em Circuito Fechado de TV (CFTV), sistema de voz e controle de acesso um pouco mais sofisticado. Contudo, para o coordenador, é cada vez maior o número de obras e de edifícios que contemplam, pelo menos, um sistema de automação de iluminação, e de um sistema de ar condicionado mais inteligente também.

Ribeiro também divide o mercado de automação residencial em dois segmentos: o de automação unifamiliar, em que o desenvolvedor de soluções trata diretamente com o proprietário da casa para a realização do projeto. Neste caso, normalmente, as soluções são mais robustas e completas, com projetos que demoram cerca de dois anos para serem finalizados; e o de automação de edifícios, em que a iniciativa parte da construtora, buscando muitas vezes se diferenciar da concorrência. Aqui, as empresas costumam entregar os apartamentos equipados com automação básica, mas preparados para que seja possível a ampliação do sistema.

Em relação ao tema, Afonso traça uma linha separando a automação de edifícios e a automação da unidade habitacional. No último caso, não se fala de prédios inteligentes, pois trata-se de um sistema fechado para o apartamento, em que cada morador vai decidir o tipo de iluminação, ar condicionado e eletrônicos que deseja. “Quando se compra um apartamento de um padrão um pouco mais elevado e o fabricante diz que é preparado para automação, isto normalmente significa que toda a parte de cabeamento e instalação das estruturas está convergindo para um único painel elétrico, que abriga a automação”, explica o gestor.

A internet também contribui de diversas maneiras para a automação predial, segundo o diretor da Aureside. Uma das principais foi com o próprio protocolo IP (Internet Protocol). Além disso, o uso do conceito de estrutura LAN (Local Area Network) permitiu uma facilidade incrível de trafegar dados e integrar sistemas dentro de uma edificação. “Hoje, a maioria das integrações dos sistemas é feita trafegando dados nessa estrutura, em que cada ponto de controle do prédio ou sistema predial tem um endereço e envia dados a um Building Management System (BMS) que cuida da gestão do edifício”, afirma Santesso.

Basicamente, de acordo com o especialista da Wago, a internet permitiu uma função que até então não existia: ter acesso remoto da rua a uma condição interna do edifício. “Então, via internet, de qualquer computador do mundo, se o sistema de automação do prédio tiver esta ‘porta’, é possível acessá-lo pelo IP controlador do prédio”, esclarece. A invenção d

e dispositivos móveis conectados à internet como smartphones e tablets também facilitou a vida dos usuários no sentido de controlar seus sistemas automatizados.

O diretor da Aureside acredita que o próximo passo da automação predial está muito atrelado ao conceito de Internet of Things (IoT). “O prédio passará a ser parte integrante de algo maior que apenas a sua área construída e se comunicará com a comunidade e edificações ao seu redor”, relata. Conforme Santesso, a ideia de comunicação Machine to Machine (M2M) e Smart Communities já vem sendo trabalhada em diversos países do mundo. Esta integração permite que a automação predial direcione os recursos economizados para a comunidade local ou mesmo que requisite recursos quando necessários ao edifício. “Isso potencializa a gestão e coloca a automação predial como um dos principais atores para fomentar uma comunidade e sociedade mais inteligente e sustentável”, conclui.

Automação residencial: conforto e eficiência

Diversas empresas já desenvolvem soluções para apartamentos pensando na praticidade e no conforto do morador. A iHouse, por exemplo, cuja principal área de negócios é o desenvolvimento de produtos para automação residencial, tem em seu portfólio diversas soluções voltadas a facilitar a vida do usuário, tais como chuveiros e banheiras automatizadas e também sistemas de controle da luz.

A empresa é responsável pelos projetos, acompanhamento da obra e instalação dos produtos por meio de revendas, mas comercializa apenas com construtoras e incorporadoras, que, por sua vez, disponibilizam os apartamentos ao cliente final, que já vêm com algum tipo de equipamento de automação embutido. De acordo com o gerente de Pesquisa e Desenvolvimento (P&D) da iHouse, Sergio Corrigliano, existem construtoras que entregam o apartamento totalmente automatizado, mas a tendência é que disponibilize com somente um produto instalado.

“Normalmente as construtoras entregam o produto touchdoor (controle de acesso com tela gráfica colorida sensível ao toque e leitor para impressão digital) no hall social ou o produto wallpad (central de automação com tela gráfica colorida sensível ao toque e drivers de potência para controle de dois canais de iluminação) na sala de estar”, explica Corrigliano, destacando que, contudo, o apartamento já é disponibilizado pronto para receber a ampliação da automação para os demais ambientes. O Snapgrid também é muito procurado pelas construtoras. Posteriormente, se quiserem incrementar o sistema de automação de seus apartamentos, os clientes finais procuram revendedores da própria iHouse.

Segundo o gerente de produto da Schneider Electric, Rogério Garcia Ribeiro, o mercado de automação de residências tem atualmente como principal objetivo o conforto do usuário, ficando a eficiência atrelada ao segmento de sistemas automatizados de indústrias e empreendimentos corporativos. Apesar disso, a tendência é que em 2015, em razão da escassez de chuvas e do possível aumento das tarifas de energia elétrica, as pessoas comecem a se preocupar mais com este assunto.

Muitas empresas, na esteira deste entendimento, já vêm investindo em tecnologia de automação com o intuito de controlar o gasto com eletricidade. O Snapgrid, da iHouse, é um destes equipamentos. Desenvolvido para gerenciar o uso de energia e mensurar em quilowatts ou em reais o consumo 24 horas por dia, o produto consegue informar quais eletrodomésticos ou ambientes consomem mais energia. Para isso, é só instalar o equipamento junto aos disjuntores.

O gerente de P&D da iHouse não vê este tipo de produto como uma tendência do setor, mas como algo que supre uma necessidade dos usuários cada vez mais preocupados com a escassez e o consequente custo de recursos com a energia elétrica. Ele explica que as próximas versões do Snapgrid contarão inclusive com aplicativo para monitoramento a distância. “O propósito é conscientizar a respeito dos pontos de maior consumo na residência e evidenciar um problema elétrico que possa gerar um consumo desnecessário”, conclui.

O produto atual disponibiliza o controle e o gerenciamento do consumo por meio de um painel gráfico instalado no apartamento. De acordo com Corrigliano, o equipamento é sensível ao toque que lista os circuitos monitorados, deixando em evidência os que mais consomem energia, sendo que o usuário tem a sua disposição três modos diferentes de ler o consumo de energia elétrica: instantâneo, atualizado a cada minuto; acumulado, com contagem iniciada após a leitura pela distribuidora até a data da consulta; e estimativa mensal, calcada no consumo médio dos últimos dias.