Edifícios Inteligentes(apostila)

Daniela Manger Bolsista PET-Civil UFOP

CCoonncceeiittooss ddee uumm EEddiiffcciioo IInntteelliiggeennttee

Daniela Morais Manger Orientador: Luiz Fernando Rispoli Alves


SSuummrriioo 1. Introduo 2. Histrico 3. Elementos de Projeto

3.1 Arquitetura 3.2 Topografia e Geodsia

3.2.1 Orientaes 3.2.2 Dimenses 3.2.3 Clima

3.2.3.1 Temperatura Mdia 3.2.3.2 Ventos Predominantes 3.2.3.3 Luminosidade 3.2.3.4 ndice Pluviomtrico

3.3 Conforto Trmico 4. Sistema Preditivo

4.1 Implantao 4.2 Conceito de Projeto 4.3 Estrutura 4.4 Hidrulica 4.5 Eltrica 4.6 Telecomunicaes / Telemtica

5. Automao Predial

5.1 Segurana 5.2 Transporte Vertical 5.3 Sistema de Deteco e alarme de incndio 5.4 Climatizao 5.5 Telecomunicaes/ Telemtica

6. Check List 7. Concluses 8. Referncias Bibliogrficas


11.. IInnttrroodduuoo

Atualmente o termo Edifcio Inteligente encontra-se bastante difundido, porm

no encontrada uma definio especfica para este tema. Muitas vezes a palavra inteligncia usada quando se quer expressar alta tecnologia, mas convm ressaltar que um edifcio repleto de novas tecnologias no necessariamente inteligente. Geralmente a inteligncia nasce junto com o edifcio, ou seja, desde sua concepo na mente do arquiteto.

A nfase deste estudo conceituar o que um edifcio inteligente. Basta associar a inteligncia capacidade de raciocnio que se encontra a origem do termo Edifcio Inteligente, pois a inteligncia, neste caso, vem da capacidade de usar de maneira racional os recursos oferecidos pela natureza.

Alis, um edifcio inteligente tambm um edifcio econmico, tendo em vista que este visa o melhor aproveitamento dos recursos naturais (como a topografia, geodsia, ventos predominantes, microclima, entre outros) vinculados com um projeto hidrulico, eltrico e arquitetnico que, juntos, buscam uma adaptao do edifcio ao local.

Para este estudo sero considerados vrios aspectos que envolvem o desenvolvimento de um projeto de construo de um edifcio. Do ponto de vista racional, sero abordados temas que possibilitam um maior aproveitamento dos recursos naturais, promovendo conforto e economia no ambiente construdo. A partir da exposio de cada aspecto construtivo, nasce a idia de que para uma inteligncia predial efetiva, todos os fatores devem ser integrados em um projeto nico, que torne a edificao um sistema integrador.

Considerando que a automao predial possui caractersticas que otimizam as vantagens de uma edificao inteligente, sero expostos alguns dos potenciais da automao em uma edificao inteligente, potencializando as caractersticas de conforto, segurana, hidrulica, eltrica e tambm de telecomunicaes.


22.. HHiissttrriiccoo As primeiras preocupaes arquitetnicas que culminaram com a inteligncia e

automao predial vieram com a necessidade de suplantar os problemas da obsolescncia e flexibilidade dos edifcios. Em 1904, o arquiteto norte-americano Frank Loyd Wright, afirmou: "o edifcio uma expresso diretamente aplicada a seu propsito, da mesma forma que um transatlntico ou um automvel", ou seja, o projeto arquitetnico base da incorporao de tecnologias voltadas ao conforto e eficincia. Logo depois, em 1914, no manifesto do "arquiteto futurista", Antnio SantElia pede pela flexibilidade das instalaes ao afirmar: "a arquitetura no deve ser permanente, mas efmera".3

Em 1950, o arquiteto Siegfred Giedion impunha aos projetos a necessidade de se prever modificaes nos edifcios a fim de servir as necessidades dos usurios a cada momento. Essa observao foi confirmada nos anos 60 pelo grupo Archigram de arquitetos ingleses. Eles identificaram desajustes na excessiva durao dos edifcios em funo de serem incapazes de acomodar as mudanas tecnolgicas e culturais, ocorridas em ciclos cada vez mais curtos.3

Mas a verdadeira necessidade da incorporao da "inteligncia" em um edifcio veio com a crise do petrleo em 1973, que determinou uma maior economia de energia surgindo em Cambridge, na Inglaterra, os primeiros modelos de controle predial automatizado, administrando o consumo de energia de 134 edifcios, em 2400 pontos a um custo de 5,5 milhes de dlares, proporcionando uma amortizao do investimento ao final de dois anos.3

Em 1984, foi construdo em Nova York pela companhia AT&T, projetado por Philip Johnson e John Burges, o prdio que incorporava os princpios de flexibilidade e os mais avanados sistemas de automao e telecomunicaes. Dois anos mais tarde, em 1986, a companhia de seguros Lloyds constri em Londres um edifcio que pode ser considerado um dos marcos da histria dos edifcios com alta tecnologia. Projetado pelo arquiteto Richard Rogers, sua estrutura foi concebida para durar 50 anos, o sistema de ar condicionado, 15 anos e as comunicaes, 5 anos. No mesmo ano, em So Paulo, foi construdo o edifcio do Citibank, pioneiro no Brasil nas novas tecnologias e os edifcios do Centro Empresarial Ita Conceio (CEIC), concebidos com tecnologia nacional.3

Em 1992, com o fim da reserva de mercado da informtica no Brasil e a entrada de novos produtos e tecnologias para a rea das estruturas inteligentes, as construtoras passaram a incorporar um crescente nmero de funes controladas.3


33.. EElleemmeennttooss ddee PPrroojjeettoo

33..11.. AArrqquuiitteettuurraa

O projeto arquitetnico o bero de todo sistema preditivo. nele que conceitos

como o correto posicionamento da edificao em relao ao sol e aos ventos, sero considerados para adaptao da edificao com o local onde ela ser inserida.

Portanto a arquitetura deve abranger todos aspectos possveis visando integrao de todos os conceitos (como clima, ventos, posicionamento, orientaes, etc.) com emprego de materiais e sistemas construtivos adequados. Isto , uma implantao e orientao adequada, um cuidadoso projeto de fachadas, com o uso de brises e materiais construtivos, translcidos e opacos, adequados a cada caso.

Como exemplo, o correto dimensionamento de aberturas e vos e a utilizao de conceitos fundamentais da arquitetura, como a ventilao e iluminao naturais associadas a instalaes prediais e equipamentos eficientes, podem trazer enormes benefcios eficincia energtica e ao conforto ambiental dos usurios.

Arquitetura Bioclimtica A Arquitetura bioclimtica o estudo que visa harmonizar as edificaes, o clima e

caractersticas locais, com enfoque no conforto de quem habitar ou trabalhar nestas. Para isso utiliza-se da energia solar, atravs de correntes convectivas naturais e

de microclimas criados por vegetao apropriada. Todos estes aspectos so potencializados de forma a proporcionar um conforto trmico, iluminao natural, e conseqentemente, economia. Adotam-se solues arquitetnicas e urbansticas que se adaptam s condies especficas (clima, incidncia luminosa, ventos predominantes, temperatura mdia e hbitos de consumo) de cada lugar. Todos estes conceitos sero abordados posteriormente.

33..22.. TTooppooggrraaffiiaa ee GGeeooddssiiaa

33..22..11.. OOrriieennttaaeess A escolha do terreno um ponto de partida de um projeto. Pois at um

loteamento inadequado pode inviabilizar a construo de um edifcio inteligente, portanto o posicionamento do terreno pode at definir a posio geogrfica da construo.

O correto posicionamento da edificao definir tanto a taxa de luminosidade que atingir a construo, quanto a quantidade dos ventos que podero ser aproveitados para o arejamento do ambiente interno.

Atravs de um estudo das caractersticas do local de construo podem-se obter informaes a respeito de como o sol interage com o ambiente. Ou seja, como ocorre a incidncia dos raios solares na superfcie. Dependendo do grau de inclinao em que estes raios chegam ao solo (ver Figura 1), podem-se dimensionar vos que possibilitem a entrada destes raios no ambiente interno, para promover a iluminao natural, e higienizao do mesmo.

Este mesmo dimensionamento pode promover a circulao de ar dentro do ambiente, proporcionando uma contnua troca de ar, para que a temperatura e umidade sejam adequadas e ofereceram o conforto s pessoas que ali habitam.

Contudo todas estas preocupaes otimizam o conforto no ambiente construdo, proporcionando bem estar dos ocupantes da edificao.


Figura 1 Incidncia Solar

33..22..22.. DDiimmeennsseess As dimenses devem permitir a entrada de luz e ar preferencialmente de forma a

proporcionar que o conforto trmico seja preponderante na edificao. Uma janela deve ser dimensionada de modo a promover a entrada dos ventos que

incidem nela, visando a circulao e renovao de ar no ambiente construdo. E ainda proporcionar um aproveitamento adequado da incidncia de luz natural no ambiente.

A arquitetura responsvel por este dimensionamento, portanto suficiente que os conhecimentos de luminosidade e ventilao natural sejam includos no projeto inicial.

33..22..33.. CClliimmaa O clima o conjunto variaes registradas nas condies climticas, que permitem

afirmar que no existem duas reas que possuam rigorosamente o mesmo clima; isso porque o clima dinmico e envolve uma infinidade de fatores e elementos. Assim, a classificao climtica uma tentativa de simplificar ou de tornar compreensveis os complexos modelos climticos existentes.

Em uma edificao necessrio conseguir o melhor aproveitamento possvel da ventilao e da luminosidade naturais, que esto diretamente associadas ao clima caracterstico de cada regio. Portanto para se obter as caractersticas do local de construo necessrio um trabalho minucioso, que englobe os conceitos de temperatura mdia, taxa de iluminao natural e ventos predominantes, que so os fatores mais relevantes para a inteligncia predial.

Entretanto para que o edifcio possa aproveitar de forma correta estes recursos, so necessrias algumas intervenes, como aumentar ou reduzir a espessura das paredes, pintar de cor adequada as fachadas e usar materiais que sejam isolantes, alm de utilizar a energia solar para aquecer a gua. Mas a interveno especfica a cada caso.


33..22..33..11.. TTeemmppeerraattuurraa MMddiiaa Existem muitas diferenas climticas entre regies do Brasil. Na regio Sul, por

exemplo, que se localiza predominantemente abaixo do trpico de Capricrnio, apresenta um clima subtropical com temperaturas mdias baixas em relao ao resto do pas. J na regio Nordeste, apesar de encontrar-se na regio Equatorial, apresenta um clima rido, com temperaturas mdias elevadas se comparada ao resto do pas.

Tendo como base esta grande diversidade de climas e temperaturas mdias dentro do nosso pas, percebemos a necessidade de se conhecer melhor as caractersticas climticas do local que se pretende construir.

Um estudo sobre a temperatura mdia de cada regio pode nos ajudar a planejar materiais de construo mais adequados. Assim pode-se definir a espessura de paredes (que podem tanto fornecer uma isolao trmica, quanto acstica), usar tintas que absorvem ou refletem luz e calor, etc.

Mas importante que o estudo permita a integrao do projeto com os ventos predominantes, luminosidade, entre outros.

33..22..33..22.. VVeennttooss PPrreeddoommiinnaanntteess

A correta ventilao do ambiente uma preocupao que remonta sculos na

construo em geral. J foram encontrados registros de cavernas que possuam sistemas de ventilao eficientes, e algumas ainda se mantm com esta caracterstica. Na Capadcia central, por exemplo, o costume de escavar moradias e locais de culto na rocha calcria e no subsolo tem uma origem muito antiga. Em Derinkuyu existe uma cidade inteira subterrnea, que se desenvolve em profundidade atravs de 20 planos, capaz de abrigar 10 mil pessoas e dotada de um sistema eficiente de ventilao natural.

A ventilao natural de uma edificao um fator determinante para o conforto trmico, para a sade e o bem estar das pessoas que a frequentam, seja uma casa, uma escola, um local de lazer ou uma indstria. O conhecimento dos mecanismos da ventilao natural, compreendida como o movimento do ar para dentro e para fora de uma edificao sob a ao das foras atmosfricas naturais, de suma importncia para o estudo do conforto trmico dos usurios de uma edificao. A possibilidade de visualizao dos fenmenos relacionados ventilao natural, tanto em edificaes como em espaos urbanos, de grande auxlio para o projetista na etapa de deciso do projeto.1

Atravs de um estudo sobre os ventos que predominam em uma determinada regio, podemos obter suas velocidades mdias, orientaes em cada poca do ano, e, atravs destes dados possvel projetar edifcios que utilizem destes ventos para um sistema de ventilao natural que mantenha o ambiente sempre arejado.

Com conhecimentos bsicos de fsica trmica possvel visualizar uma forma mais adequada para o aproveitamento dos ventos. Como o ar frio mais pesado que o ar quente, sua tendncia natural permanecer em regies mais baixas. Portanto para que este ar entre no ambiente a ser ventilado necessrio que exista entradas destinadas a este vento na parte inferior externa deste ambiente. Aps a entrada deste vento frio, o processo de refrigerao prev que o ar quente tenda a subir, ento necessria uma sada para este ar quente na parte superior oposta deste ambiente, de onde podemos concluir que a ventilao natural se d devido a diferenas de presso (Fig.2).


Figura 2 - Arrefecimento natural de um ambiente

Existem muitas outras formas de manter um ambiente com uma renovao de ar adequada, entre eles podemos citar o arrefecimento passivo, arrefecimento evaporativo, arrefecimento radiativo, arrefecimento pelo solo, etc. Todos sero abordados quando discutirmos as caractersticas de conforto trmico.

33..22..33..33.. LLuummiinnoossiiddaaddee

Diante do atual quadro de consumo de energia eltrica mundial, encontra-se na iluminao um dos grandes focos da economia num sistema inteligente de construo.

conhecido que a disponibilidade de luz natural varia tanto devido regio quanto poca do ano. Apenas nas regies prximas ao Equador que no sofrem grandes alteraes quanto luminosidade no decorrer do ano.

O aproveitamento da luminosidade natural deve ser integrado com iluminao artificial. Por isso sempre necessria a realizao de um estudo prvio sobre a trajetria aparente do sol no local de construo do edifcio, pois atravs deste estudo possvel verificar como a edificao ser atingida pelos raios solares (Ver figura 3).

Conhecendo-se a taxa de iluminao solar possvel planejar um aproveitamento destes raios, tanto para a higienizao das reas molhadas, quanto para o condicionamento trmico de dormitrios. Sabe-se que os raios solares possuem grande potencial germicida e bactericida, portanto interessante que reas como cozinha, banheiro e lavanderia recebam estes raios.

J quanto ao condicionamento trmico, deve ser observada alm da taxa de iluminao, a temperatura mdia da regio, de forma a permitir o conhecimento do que se deseja, ou o resfriamento do ambiente ou seu aquecimento (visando manter uma temperatura agradvel noite). Quando se possuem estes objetivos, busca-se orientar os dormitrios de forma a receber os raios solares pela manh ou pela tarde, quando se deseja um resfriamento ou aquecimento do ambiente respectivamente.


Figura 3 - Trajetria Aparente do Sol

Mas todo este estudo sobre a taxa de iluminao deve ser integrado a um estudo

sobre os ventos predominantes e temperatura mdia da regio. Pois para um aproveitamento adequado da taxa de iluminao visando um conforto trmico necessrio tanto o conhecimento da temperatura mdia da regio (como explicado anteriormente), quanto a orientao dos ventos predominantes, pois com estes possvel projetar um sistema de ventilao natural que mantenha o ambiente sempre arejado, aumentando o conforto ambiente, conforme previsto num projeto de arquitetura bioclimtica.


33..22..33..44.. nnddiiccee PPlluuvviioommttrriiccoo As chuvas tm grande influncia na estabilidade dos solos, pois a gua em

excesso diminui a coeso das partculas de solo, podendo causar at deslizamentos. Portanto um conhecimento sobre o ndice pluviomtrico da regio fundamental para um projeto bsico, tanto estrutural quanto arquitetnico. Obviamente os materiais utilizados tambm sofrem grande influncia dos ndices pluviomtricos.

Estes ndices so de suma importncia na estimativa de volume de gua que inside sobre a edificao. Com esses dados pode-se prever a captao de guas pluviais para usos no potveis. Visando desta forma a economia de gua e fazendo um uso racional da gua potvel.

Aproveitamento de guas Pluviais O abastecimento de gua de um edifcio pode ser complementado por medidas

como captao direta de gua das chuvas pelos telhados. A idia bsica interceptar a gua de chuva antes que ela chegue ao solo, pois

nele normalmente sofre contaminao e conseqentemente torna-se imprpria para uso. As guas pluviais captadas desta forma servem, aps o tratamento adequado, para muitos usos no potveis, como irrigao, uso em reas sanitrias, entre outros.

A reteno temporria muito importante nas reas urbanas. A chuva do telhado fica retida numa cisterna, e a parte que no for aproveitada deve ser liberada de forma controlada (Fig.4).

Existem hoje no mercado empresas que oferecem, ainda exclusivamente na Europa, o maior leque de filtros para aproveitamento da gua de chuva (Fig. 5). Nos ltimos anos, destaca-se o desenvolvimento de uma inovadora srie de filtros para reas grandes, filtros com retro-lavagem, filtros para os tubos de descida, bem como o dispositivo auto-limpante para esvaziar cisternas de reteno de forma controlada, e muitos outros produtos.

importante frisar que no Brasil a ANA - Agncia Nacional de guas estabelece questes a respeito do aproveitamento e uso de guas atravs do chamado Cdigo de gua, que regulamenta estas questes. No Livro II deste cdigo explicado no Ttulo V que as guas pluviais que carem sobre sua edificao lhe pertencem, sendo lcito o proprietrio delas dispor.

Porm, cabe a cada cidade e/ou estado seguir este Cdigo e estabelecer seus prprios regulamentos. O Estado de So Paulo, por exemplo, criou seu Cdigo Sanitrio (Decreto 12.342, de 27/9/78) onde deixa claro que expressamente proibida a introduo direta ou indireta de guas pluviais ou resultantes de drenagem nos ramais prediais de esgotos. Pois no Brasil o esgoto e gua pluvial seguem caminhos distintos, e isto muito importante para no onerar a coleta e o tratamento dos esgotos das cidades. Enfim as concessionrias como a SABESP cobram o servio de coleta e tratamento de esgoto residencial de modo proporcional ao consumo de gua. Caso as guas pluviais seguirem pela rede de esgoto, o valor se torna desproporcional e a arrecadao tambm. Existe ainda a Lei 13.276 de 4 de janeiro de 2002, do mesmo cdigo sanitrio que estabelece que para reas de capitao acima de 500 metros quadrados obrigatrio a coleta de guas pluviais, embora para reas menores ainda no exista norma especfica.

Contudo importante verificar a regulamentao em vigor em cada cidade.


Figura 4 - Coleta de gua pluvial2

Figura 5 - Filtro de gua Pluvial da Empresa Alem 3P Technik Filtersysteme GmbH2


33..33.. CCoonnffoorrttoo TTrrmmiiccoo

O conforto trmico encontrado quando so unidos todos os fatores climticos. Atravs de um estudo completo, pode-se usar de meios naturais para obter a temperatura interna, ventilao e luminosidade ideais do ambiente. So muitos os meios de manter um ambiente agradvel.

Existem solues usadas atravs de uso passivo da energia solar (arrefecimento passivo, ventilao, arrefecimento evaporativo, arrefecimento radiativo, arrefecimento pelo solo, etc.) de modo a substituir arrefecimentos com recurso a sistemas externos, chamados ventoinhas, ar condicionado, etc.

O arrefecimento passivo, que consiste na utilizao de meios naturais na climatizao de ambientes, pode diminuir consideravelmente a necessidade de um sistema de climatizao convencional (artificial). O estudo de solues, que propiciem preveno e atenuao de ganhos de calor e de estratgias que originem processos de dissipao de calor, produzir uma reduo das necessidades de arrefecimento e na melhoria das condies de conforto trmico.

O projeto da edificao deve considerar a preveno ou proteo de ganhos de calor. Para isso pode-se usar das seguintes estratgias: opes arquitetnicas, controle de insolao e sombreamento da superfcie do edifcio, isolamento trmico atravs do uso de materiais adequados, e acabamentos, como pintura reflexiva.

Arrefecimento Evaporativo O arrefecimento evaporativo baseia-se na diminuio de temperatura associada

mudana de fase da gua do estado lquido ao estado de vapor. O ar externo arrefecido por evaporao da gua, antes de entrar no edifcio (ver figura 6). Nesta mesma linha podem-se utilizar tcnicas passivas diretas, que incluem o recurso da vegetao para promover a evapotranspirao, fontes, piscinas e lagos artificiais.

Figura 6 - Arrefecimento evaporativo

Arrefecimento radioativo O arrefecimento radiativo baseado na emisso de radiao por parte dos

elementos da parte exterior de um edifcio que pode ser utilizada no arrefecimento do mesmo. As perdas por radiao ocorrem durante os perodos diurnos e noturnos, tratando-se assim de um processo contnuo. , no entanto, durante o perodo noturno que os seus efeitos se fazem sentir, em virtude da ausncia de radiao solar direta.


Figura 7 - Arrefecimento Radioativo

As coberturas horizontais so as componentes principais, a estes elementos

geralmente aplicado um isolamento trmico visando minimizar as perdas e ganhos de calor, o que poder contribuir para uma reduo do potencial de arrefecimento radiativo noturno. Um sistema com base neste conceito e que permite otimizar as perdas por radiao consiste em instalar um isolamento mvel que s ativado durante o perodo diurno de modo a minimizar os ganhos de calor provenientes da radiao solar. Este conceito s efetivo para edifcios constitudos apenas por um piso.

Arrefecimento atravs do Solo

O arrefecimento atravs do solo utilizado quando o solo apresenta temperaturas inferiores s do interior de um edifcio. Assim o solo poder, no perodo de calor, intervir como uma fonte de dissipao de calor. No caso do arrefecimento por contacto direto com o solo este constitui a extenso da prpria envolvente do edifcio (paredes, pavimento e eventualmente cobertura).

Figura 8 - Arrefecimento atravs do solo

Do ponto de vista trmico, o interior do edifcio encontra-se ligado ao solo por

conduo atravs daqueles elementos. Este processo particularmente eficiente em regies de clima temperado (ver Figura 8).


44.. SSiisstteemmaa PPrreeddiittiivvoo Considerando que o conceito bsico de edificaes inteligentes visa maior conforto

e economia, no possvel imaginar o projeto de um edifcio de alta tecnologia e inteligncia, repleto de sofisticao eletrnica, e depois constru-lo de modo convencional, com todos os problemas de perdas de materiais e desajustes apresentados pela construo civil.

O aumento da alta tecnologia e pesquisas no setor de construo civil coincide com o aumento da busca da qualidade do setor da construo. Alis, qualidade e racionalidade so essenciais para uma edificao inteligente. Os produtos construtivos, como materiais e execuo, devem ser adequados e funcionais e o projeto deve apresentar flexibilidade, conforto ambiental, segurana e economia de energia.

Busca-se ainda a integrao e a correta troca de informaes entre as empresas de materiais de construo e as construtoras. De forma que as informaes a respeito dos produtos (composio e aplicao) sejam suficientes para uma melhor escolha considerando o ponto de vista de durabilidade, aplicao e uso. A inexistncia desta troca de informaes induz a utilizao de materiais convencionais (j conhecidos), mas que promovem o desperdcio e todos os problemas j conhecidos da construo civil.

Em contrapartida j podemos observar a grande difuso do uso pr-lajes, lajes planas protendidas, e estruturas de concreto pr-fabricadas, alm da grande utilizao de estruturas metlicas, o que promove a construo rpida e competitiva em custo e ainda com qualidade superior. Alm disso, a integrao entre as estruturas em ao e sistemas de vedao com painis, possibilitadas por encaixes pr-existentes nos sistemas de ao, cria mltiplas possibilidades construtivas e tornam-se econmicas.

44..11.. IImmppllaannttaaoo O planejamento um ponto essencial em uma construo. Todos os passos,

como fundao, montagem da estrutura, concretagem, vedao, sistemas eltricos e hidrulicos, devem seguir uma ordem pr-estabelecida, para que no ocorram imprevistos, alm de promover um tempo reduzido de obras. Como tempo reduzido, h a reduo de custos.

O cuidado com a implantao do projeto de suma importncia, pois nela que verificado se as especificaes desenvolvidas para a inteligncia do edifcio esto sendo seguidas corretamente.

44..22.. CCoonncceeiittoo ddoo PPrroojjeettoo A inteligncia de uma edificao nasce de um projeto inteligente, onde os diversos

sistemas podem ser gerenciados de uma forma integrada e com o emprego de materiais e sistemas construtivos adequados.3

Quando observamos um edifcio com alta tecnologia notamos o cuidado de todos os detalhes construtivos e este fator depende da perfeita harmonia entre o projeto de arquitetura e os demais projetos. Aspectos como acabamento, revestimento, esquadrias, distribuio de energia, hidrulica, iluminao, condicionamento ambiental so elementos determinantes da eficincia de todo o conjunto.3


Mas devemos ressaltar que o que torna um edifcio inteligente deve ser entendido de uma forma mais ampla. Por exemplo, um edifcio de escritrios que mesmo tendo seu total desenvolvimento de controle de acesso, automao, racionalizao de energia, gerenciamento eletrnico, etc., no pode ser considerado inteligente se for construdo em terreno localizado em uma rua cujas possibilidades de trfego de veculos j se encontram esgotadas ou, esteja em posio inadequada em relao ao sol.3

Ento, para dotar um edifcio de inteligncia necessrio especificar produtos adequados e que favoream uma construo funcional, principalmente quanto flexibilidade, segurana, economia de energia e integrao dos diversos recursos.3

44..33.. EEssttrruuttuurraa

O projeto estrutural um produto direto do projeto arquitetnico. Portanto, cabe ao arquiteto idealizar estruturas que possibilitem a mobilidade da edificao, enquanto o engenheiro de estruturas responsvel pelo dimensionamento e suporte adequado da edificao.

Um edifcio inteligente deve estar apto a receber novas tecnologias, portanto os projetos estruturais, sendo base de toda a construo, devem possibilitar a implantao destas inovaes. Seja atravs de elevao do piso, e cabeamento abaixo deste, ou atravs da implantao de condutos internos nas paredes.

44..44.. HHiiddrruulliiccaa O projeto hidrulico sofre poucas alteraes, porm so alteraes que fazem a

diferena. Como foi citada anteriormente, a previso de aproveitamento de guas pluviais possibilita uma enorme economia e um uso racional deste recurso natural.

A automao do projeto hidrulico capaz de minimizar o consumo de gua, identificar vazamentos e controlar o despejo de efluentes na rede pblica. Tudo isso atravs de sistemas gerenciadores de redes hidrulicas, j existentes no mercado.

A introduo de um sistema de aquecimento de gua atravs de energia solar permite um controle de temperatura de gua alm de minimizar os gastos com a energia eltrica.

A irrigao pode ser automatizada apenas com a introduo de sensores de umidade no solo. O que dispensa o uso de timers e promove a irrigao apenas quando necessria.

No projeto hidrulico est embutido o sistema de preveno de incndios, que pode ser acionado com sensores de fumaa, temperatura ou chama, e permite visualizar qualquer alterao no ambiente, possibilitando a preveno dos incndios.

44..55.. EEllttrriiccaa Podemos considerar que a maior contribuio de um projeto eltrico inteligente a

economia. Num projeto eltrico convencional a iluminao responsvel, normalmente, por 20 a 40% da carga eltrica total da edificao, e o condicionamento trmico por cerca de 50%. Otimizando um aproveitamento adequado da iluminao e ventilao naturais, j obtida uma grande economia.

Com a implantao da automao predial num projeto inteligente pode-se promover a superviso e controle dos principais dispositivos eltricos do edifcio como


transformadores, disjuntores de alta e baixa tenso, quadros de alimentao de equipamentos e centrais de medio de grandezas eltricas. Pode atuar sobre as operaes de liga-desliga de luminrias, ajustar equipamentos nos perodos mais crticos, de modo a manter o nvel de consumo e controlar a demanda de energia para se beneficiar de tarifas diferenciadas. Tudo isso possibilitado atravs da integrao do sistema eltrico ao sistema de telecomunicaes/ telemtica.

O sistema pode ainda estar vinculado iluminao natural a partir de sensores que avisam a hora de diminuir a luminosidade artificial. O posicionamento, a distribuio e a escolha adequados das luminrias so essenciais para a eficcia do projeto de iluminao, visto que com apenas estes cuidados a economia e o conforto podem ser notveis.

44..66.. TTeelleeccoommuunniiccaaeess // TTeelleemmttiiccaa

Um projeto de telecomunicaes/ telemtica deve ser entendido como o trnsito de qualquer tipo de informao: dados, voz, sinais ou imagens, atravs de cabeamento apropriado, de modo a permitir que os usurios e sistemas inteligentes possam interagir. Implica em cabos telefnicos, meios fsicos ou eletromagnticos capazes de transmitir sinais codificados, os equipamentos de emisso e recepo de sinais, e todo o instrumental para capt-los e transform-los em linguagem inteligvel. Podem ser aparelhos de fax, telefonia mvel e celular, e mais inmeros outros instrumentos. Os cabos de fibra tica esto revolucionando os critrios de dimensionamento da rede e do volume de sinais que transmitem e, nos prximos anos, substituiro os cabos metlicos da telefonia pblica.

Bases de um projeto de cabeamento:

Definir os tipos de cabos, dimensionamento, planta dos cabos (com pontos de automao, caixa de passagem, tomadas para sinais de controle, udio, vdeo, alarme, etc);

Definir os tipos de equipamentos e sua localizao na planta;

Definir acionadores e controladores, como interceptores, timers, cmaras de vigilncia, sensores de presena, termostatos, reconhecimento de voz, controles remotos, centrais inteligentes;

Definir receptores, como luzes, monitoramentos, caixas acsticas, equipamentos de home-theacher, som, alarmes, cortinas automticas, ar condicionado, aquecedores, irrigadores e controles remotos universais, que podem funcionar a partir de redes de distribuio de sinais infravermelho. Consideraes Gerais No projeto de cabeamento devem ser previstos os seguintes sub-projetos:

Projeto do aterramento eltrico;

Projeto das redes internas de informtica;

Integrao entre os diferentes sistemas.

Embora o custo da construo aumente cerca de 1 a 3% e o do cabeamento aumente de 30 a 40% em relao ao convencional, a pr-cablagem vale a pena, pois consiste num sistema capaz de proporcionar como vantagens: universalidade, perenidade e flexibilidade aos usurios de sistemas de informtica.


55.. AAuuttoommaaoo Uma tendncia na construo de edifcios a integrao de sistemas de

iluminao, de incndio, alarme, cmeras de segurana, controle de acesso, abertura de portas, controle de elevadores, ar-condicionado, fornecimento de gua e outras possibilidades por softwares, possibilitando um gerenciamento centralizado. Essa automao proporciona conforto, funcionalidade, economia e segurana otimizando tempo, recursos e trazendo inmeras vantagens.

Atuando hoje basicamente como elemento complementar (e s vezes suprfluo), deixa de agir nos fundamentos a que se prope: otimizao de processos, eficincia energtica, conforto e segurana.

As principais caractersticas da automao predial a sinergia, a capacidade de suprir as necessidades (atuais e futuras) dos usurios, tornar a gesto mais econmica e racional, e ser um sistema integrador de reas operacionais.

A Automao Predial hoje possui como objetivos solues para otimizar conceitos de conforto pessoal, climatizao, segurana pessoal e patrimonial, eficincia de energia e operaes em processos de edifcios de alta tecnologia. Existem ainda sistemas que so vinculados aos principais como uma ramificao, so eles: deteco de incndio, segurana patrimonial, e controle de acesso.

As variveis de controle mais utilizadas so: temperatura e umidade dos ambientes, vazo de ar condicionado, consumo de energia eltrica, estado de ventiladores e exaustores, bombas e circuitos de iluminao, etc. E as variveis de sada so: vlvulas de controle de ar condicionado, rotao dos ventiladores, acionamento de bombas e circuitos de iluminao, entre outros.

Os Sistemas de Automao Predial compreendem aqueles sistemas vinculados segurana predial bem como os diversos controles da edificao. O esquema da figura 9 representa alguns desses componentes de forma ilustrativa.

Os sistemas de refrigerao ar consomem a maior parcela de energia fornecida, sendo seguidos dos sistemas de iluminao. O condicionamento de ar pode representar mais de 50% do consumo, e a iluminao em torno de 20%. Este um fator importante, mas vale lembrar que a responsabilidade de economia no deve e no pode ficar restrita aplicao de um processo automatizado, visto que a inteligncia predial consiste justamente da integrao de todos sistemas que envolvem a edificao, como j foi discutido nos Elementos de Projeto.


Figura 9 Esquema de integrao de um Sistema de Automao Predial

Controlador Lgico Programvel CLP Uma alternativa economicamente mais vivel o Sistema de Automao Predial

atravs do uso de Controlador Lgico Programvel (CLP). O CLP um dispositivo eletrnico capaz de controlar cargas eltricas atravs de sinais de sensores recebidos em seus circuitos de entrada baseado em uma programao de alto nvel gravada em sua memria. Este equipamento j usado h muito tempo e em larga escala pela indstria, e agora encontra funes na automao predial.

Com o CLP possvel realizar medies das principais grandezas eltricas atravs de um transdutor de energia, e gerenciar toda a rede eltrica de um edifcio. Alm disso, o CLP ainda possibilita a comunicao em rede entre os dispositivos do sistema, com interao a um computador interligado a Internet. Essa caracterstica permite um controle remoto sobre os comandos que o CLP abrange.

Com um projeto de controle atravs de CLP, possvel no s a medio das variveis como o seu controle. Por exemplo, quando os sensores de fumaa so acionados, um comando enviado pelo CLP aciona as bombas de gua.

Quanto segurana, o sistema permite a instalao de cmeras de segurana, e controle de acesso.

Enfim, o Sistema de Automao Predial com CLP vem ganhado espao, at mesmo por sua simplicidade.

Iluminao

Ar

condiciona

do

Monitoram

ento

Remoto

Controle

de Acesso

Circuito

Interno de

televiso

Sistema

Hidrulico

e de

Incndio

Sistema de

Automao

Predial


55..11.. SSeegguurraannaa So muitos os recursos tecnolgicos voltados para a segurana predial que esto

disponveis hoje: controle de acesso de pessoas e veculos com o uso de cartes magnticos, sensores de proximidade, teclado de cdigo, leitura de ris (substituindo as impresses digitais), determinando abertura e fechamento de portas. Nos edifcios mais sofisticados, o acesso pode ser restringido a alguns horrios, ou seja, a utilizao de uma sala pode ser permitida em determinadas horas e situaes. Alm de gerenciamento centralizado, cmeras de segurana, alarme de incndio, alarme patrimonial, sistemas de segurana, videoconferncia, televigilncia.

Todo o sistema de segurana complementado pelo de telecomunicaes/ telemtica, onde os dados so obtidos e transferidos.

Alm de tudo isso, as cmeras de segurana interligadas ao sistema de telemtica permitem um monitoramento remoto da residncia. Ou seja, ao viajar o morador pode acessar as imagens fornecidas pelas cmeras e at mesmo acionar equipamentos que simulem presena na residncia.

Mas existe uma infinidade de opes que a automao fornece na segurana pessoal e patrimonial. Desde acesso por leitura de ris, at a abertura das portas do canil caso existam invasores. Tudo depende da imaginao do morador e da criatividade do engenheiro.

55..22.. TTrraannssppoorrttee vveerrttiiccaall Especialmente desenvolvidos para atender a grandes fluxos de pessoas, os

sistemas de elevadores e escadas rolantes possuem programao que permite o direcionamento de pessoas, conforme as necessidades estratgicas, ou de segurana. Os elevadores possuem acionamento remoto, que permite a reteno em algum andar especfico, tudo atravs de um comando automtico realizado por uma central. Alm disso, pode-se usar destes comandos para o possvel bloqueio que alguns pavimentos.

Pode-se considerar que o sistema de transporte vertical atua como um complemento para o sistema de segurana.

55..33.. SSiisstteemmaass ddee ddeetteeccoo ee aallaarrmmee ddee iinnccnnddiioo Para comandar alarmes de incndio a partir de uma central de controle com a

utilizao de indicadores visuais e sonoros nos vrios locais do edifcio. Os detectores automticos podem ser de fumaa (pticos ou inicos), termovelocmetros (controlam a variao de temperatura em relao ao tempo) e de chama. Ao ser interligada ao sistema gerenciador, a instalao emite sinalizao via monitor alm de alarme sonoro.

O sistema de gerenciamento de gua deve ser interligado ao sistema de deteco e alarme de incndio, permitindo o acionamento de motores que disponibilizam a gua necessria para apagar o incndio. Mas vale lembrar que este procedimento deve ser restrito a alguns casos, pois em alguns tipos de incndio a gua no indicada.


55..44.. CClliimmaattiizzaaoo

A climatizao artificial pode ser realizada atravs do uso de sensores de

temperatura e umidade, os dados obtidos so direcionados ao sistema gerenciador que aciona equipamentos que podem permitir o devido ajuste climtico. Mas muito importante que ocorra a integrao entre a climatizao natural e a artificial.

A climatizao artificial pode interferir na climatizao natural, promovendo a ventilao adequada (com a abertura de janelas) e insolao (com controle de persianas), alm da umidificao do ambiente (irrigando telhados e fachadas, proporcionando o arrefecimento evaporativo). Para isto basta a instalao de sensores de luminosidade, temperatura e umidade, que enviam os dados captados a uma central, que por sua vez age para proporcionar o conforto interno.

Pode-se ainda instalar um sistema de aspirao central de ar, o que permite dispensar o uso aspirador de p.

Equipamentos de ltima gerao podem assegurar um desempenho trmico controlado, com o gerenciamento e a otimizao de recursos do sistema, com economia de energia e o controle individualizado pelos usurios. A maior novidade do setor a integrao do sistema de gua gelada ou gelo que acumula frio durante a noite para ser consumido ao longo do dia.

55..55.. TTeelleeccoommuunniiccaaeess // TTeelleemmttiiccaa As telecomunicaes crescem numa velocidade espetacular, impulsionadas pelo

avano das tecnologias de computao (que envolvem redes locais de computadores, e redes abertas), pela digitalizao da telefonia e emprego de fibras ticas em larga escala, alm da comunicao remota. Contamos ainda com a expanso das plantas externas de TV a cabo, que trazem mais um elemento na composio de servios de comunicao. A figura 10 ilustra tais elementos.

Definida como a fuso de telecomunicaes com a informtica, a telemtica possui muitas aplicaes numa edificao: controle de acesso e segurana, comrcio eletrnico, monitoramento da edificao (bombas de gua e recalque, consumo de energia eltrica, controle de elevadores, temperatura ambiente, etc.) e at servios menos comuns, como a conexo a servios externos de vigilncia ou telemedicina. Podemos incluir ainda a televiso a cabo, a telefonia, o acesso Internet e o uso de webcams.

Um grande obstculo encontrado na telemtica o abismo que existem entre os equipamentos, como a Internet, os microcomputadores e os equipamentos de rede, que no possuem uma relao boa com os equipamentos de automao predial. Ainda no existem padres estabelecidos de comunicao, pois a automao predial seguiu caminhos diferentes da informtica, o que gerou protocolos prprios de comunicao e conseqentemente, muita incompatibilidade. H um grande empenho do setor de informtica em estabelecer essas comunicaes.

Podemos citar vrias possibilidades que um sistema de telecomunicaes automatizado:

Entretenimento: Internet 24 horas, sistemas integrados de entretenimento com home-theacher, tv a cabo, entre outros;

Praticidade e conforto: acionamento remoto e monitoramento de equipamentos;

Comrcio eletrnico, viabilizado por sistema de Internet 24 horas;

Monitoramento de segurana: monitoramento remoto via Internet da residncia.


Biometria A biometria uma tecnologia de controle de acesso de ltima gerao. Pode ser

realizada atravs da identificao de impresses digitais, voz, face ou at mesmo a ris. Todo o sistema se aplica a um clculo matemtico, que transforma a imagem

obtida em um arquivo digitalizado que gravado em um banco de dados. As impresses, vozes, faces ou ris ficam cadastradas e armazenadas neste banco de dados, quando algum solicita a autorizao de acesso, a imagem novamente obtida e comparada com o banco de dados armazenado. E o acesso permitido de acordo com a programao pr-estabelecida.

Figura 10 Sistema de Telecomunicaes

Monitora-

mento

Remoto

Telefonia

Rede Interna

INTRANET

TV a cabo

Rede Externa

Internet

Sistema de

Telecomuni

caes


66.. CChheecckk LLiisstt

Depois de expostos os conceitos bsicos que caracterizam a edificao inteligente

e a automatizada, podemos enumerar alguns itens que os integram. Abaixo so citadas algumas das diversas possibilidades que um projeto inteligente viabiliza:

Entretenimento em casa: Internet 24hs, sistemas integrados de entretenimento com home-theacher, tv a cabo, equipamentos de som integrados.

Controle de iluminao: melhor aproveitamento da luz solar, sensores de presena no ambiente, motores para cortinas, automao da intensidade de luz, etc.

Controle de temperatura: aproveitamento da incidncia solar em ambientes de maior permanncia, controle de ar condicionado e aquecedores de piso.

Uso racional de energia: uso de aquecedores solares e iluminao inteligente.

Economia de energia: todo projeto visa economia.

Praticidade e conforto: acionamento remoto de equipamentos e monitoramento de temperatura.

Comrcio eletrnico: Internet 24hs.

Segurana: Portes eletrnicos, chaves especiais, biometria, acionamento por voz, controle de acesso, cmaras de segurana, etc.

Monitoramento de segurana: monitoramento remoto via Internet da residncia, possibilitando o acionamento remoto de equipamentos.

O que motiva o projeto:

Segurana;

Economia;

Convenincia;

Conforto;

Praticidade;

Confiabilidade;

Interatividade;

Velocidade. Necessidades do projeto inteligente e automatizado:

Planejamento prvio da inteligncia da edificao, observando todos fatores que envolvem este conceito;

Uso de materiais adequados s caractersticas de cada regio;

Circuito Fechado de Televiso (CFTV), e segurana;

udio e vdeo;

Sistema de aquecimento solar;

Controle de temperatura aquecimento de pisos, ar condicionado; Utilidades: sistemas de irrigao, acionamento de cortinas, aspirao central, entre

outros;

Cabeamento estruturado de dados;

Sala de automao, para controle dos servios.


77.. CCoonncclluusseess O objetivo desta pesquisa foi o agrupamento de conceitos de edifcios inteligentes

que se encontravam dispersos. O assunto tornou-se indefinidamente interessante e repleto de informaes medida que se encontrou conhecimento a respeito. Portanto foi necessria a criao de uma envoltria voltada para uma determinada rea. A Engenharia Civil foi este foco, apesar deste assunto ser bem mais amplo.

Um edifcio inteligente basicamente a harmonia entre a construo e o local onde ela est inserida. o correto posicionamento da edificao para aproveitar tanto da luz quanto da ventilao natural, o respeito dos projetos eltricos e hidrulicos natureza, permitindo a preservao e a economia.

J um edifcio automatizado e inteligente, utiliza os conceitos de inteligncia predial para potencializar suas caractersticas. Pode-se obter maior conforto, economia, praticidade, segurana, entre outros. Porm requerido um investimento inicial superior.

Vale enfatizar que os conceitos citados so bases para projetos futuros, e que podem (e devem) ser complementados medida que ocorra o avano de novas tecnologias. Entretanto estes conceitos abrem um leque de novas opes imediatas para a economia, o conforto e a racionalidade de edificaes.

Uma edificao que nasce de um projeto inteligente j se encontra preparada para receber automao e novas tecnologias, de onde se pode concluir que a inteligncia nasce junto com a edificao. A interveno direcionada a tornar uma edificao convencional em uma inteligente , em geral, invivel.

A automao predial um processo complementar, que otimiza todas as vantagens obtidas com a inteligncia predial, alm de criar muitas outras opes de conforto, economia e segurana.


88.. RReeffeerrnncciiaass BBiibblliiooggrrffiiccaass

Uso Racional de Energia Eltrica em Edificao Iluminao - ABILUX Associao Brasileira da Indstria de Iluminao, Agncia para aplicao de Energia, Eletrobrs Centrais Eltricas Brasileiras S.A., PROCEL Programa Nacional de Conservao de Energia Eltrica, So Paulo 1992

1 ESTUDO DOS FENMENOS DA VENTILAO NATURAL EM EDIFICAES Daniel Vianna Hunziker (Bolsista PIBIC/CNPq) e Profa Dra. Lucila Chebel Labaki (Orientadora), Faculdade de Engenharia Civil - FEC, UNICAMP

2 Empresa Alem 3P Technik Filtersysteme GmbH, site: http://www.3ptechnik.de/brazil

3 Paulo Luiz Cruz de Almeida e Cludio Jorge Pinto Alves - Instituto Tecnolgico de Aeronutica

M. Faccioni e W. Clausen, Sistemas convencionais versus sistemas estruturados no cabeamento de edifcios de alta tecnologia, Anais do III CININTEL 2000, pp. 89-96, Florianpolis, novembro 2000.

Revista Controle Instrumentao Fevereiro de 2003 pgina 60 Controlador Lgico Programvel no Sistema de Automao Predial Joo Xavier, Diretor do Centro de Tecnologias em Informtica Aluzio Alves FIERN/Senai

Revista Controle Instrumentao Fevereiro de 2003 pgina 58 Smart SLG utiliza tecnologia Rockwell Automaiton em solues de automao predial.

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Edifícios Inteligentes(apostila)