Sistema de Automação Predial na Arábia Saudita | SENTRADO
Um case de sucesso detalhado da solução de automação industrial da SENTRADO, entregando resultados mensuráveis para as operações de automação predial na Arábia Saudita.
Contexto do Projeto & Objetivos
A SENTRADO entregou um sistema de gerenciamento predial (BMS) integrado para um grande complexo comercial em Riad, Arábia Saudita, compreendendo quatro torres de escritórios, um pódio de varejo e instalações de estacionamento subterrâneo, totalizando mais de 180.000 metros quadrados de espaço climatizado. O cliente, uma grande incorporadora imobiliária, exigia uma plataforma unificada para gerenciar HVAC, iluminação, medição de energia e controle de acesso em todos os edifícios, atendendo simultaneamente às rigorosas regulamentações de eficiência energética da Arábia Saudita e às metas de sustentabilidade do Vision 2030.
O clima extremo de Riad — onde as temperaturas de verão regularmente excedem 45°C — torna o ar condicionado o maior consumidor individual de energia em edifícios comerciais. A incorporadora necessitava de um BMS que pudesse otimizar agressivamente a distribuição de resfriamento sem comprometer o conforto dos inquilinos, ao mesmo tempo em que fornecesse os dados detalhados de energia necessários para os relatórios do Centro de Eficiência Energética da Arábia Saudita (SEEC) e para a certificação de edifícios verdes.
O escopo da SENTRADO incluiu a fabricação de painéis de controle do BMS, fornecimento e programação de controladores DDC, software de estação de trabalho central, integração com sistemas de terceiros (central de água gelada, iluminação, elevadores, alarme de incêndio) e o comissionamento de todas as sequências de controle em todo o complexo.
Problemas que Tivemos que Resolver
1. Carga de Resfriamento de Clima Extremo
As temperaturas de verão acima de 45°C em Riad criam cargas de resfriamento massivas que variam significativamente ao longo do dia e entre as orientações dos edifícios. A operação do HVAC em horários fixos estava desperdiçando energia durante períodos de baixa ocupação, enquanto ocasionalmente falhava em manter os pontos de ajuste durante o pico de calor da tarde.
2. Integração Multissistemas
O complexo utiliza diferentes fornecedores para as centrais de água gelada (Carrier), controle de iluminação (Philips Dynalite), elevadores (KONE) e alarme de incêndio (Siemens Cerberus). O BMS precisava se comunicar com todos eles usando BACnet/IP, Modbus e protocolos proprietários, sem exigir a substituição de nenhum sistema existente.
3. Conformidade com Relatórios de Energia
As regulamentações do SEEC exigem relatórios detalhados de consumo de energia com submedição no nível do andar e do inquilino. Os medidores elétricos existentes não possuíam capacidade de comunicação e tiveram que ser adaptados com módulos de saída de pulso ou Modbus.
4. Conforto do Inquilino vs. Eficiência
A incorporadora precisava reduzir os custos de energia mantendo rigorosos padrões de conforto (23±1°C, 50±5% RH) para satisfazer inquilinos comerciais premium. Isso exigiu ventilação baseada na demanda, partida/parada otimizada e estratégias de economizador de entalpia.
5. Escalabilidade para Expansão Futura
O cliente planejou uma quinta torre dentro de três anos. A arquitetura do BMS precisava acomodar controladores, pontos e gráficos adicionais sem grandes reengenharias ou substituição de servidores.
Nossa abordagem e arquitetura do sistema
A SENTRADO projetou um BMS baseado em BACnet/IP utilizando controladores DDC Siemens implantados em todo o complexo, sendo que cada edifício possui sua própria rede de nível de automação conectada a um servidor central do BMS por meio do backbone de IP do edifício. A arquitetura do sistema segue o modelo de BMS de três níveis: nível de campo (sensores e atuadores), nível de automação (controladores DDC) e nível de gerenciamento (estações de trabalho centrais e clientes web). Essa segmentação garante que o controle local continue mesmo se o servidor central ou a rede estiverem indisponíveis.
As estratégias de otimização de HVAC incluem partida/parada otimizada com base na temperatura do ar externo e na massa térmica do edifício, ventilação controlada por demanda usando sensores de CO2 em zonas ocupadas, reajuste de água gelada com base na demanda real de resfriamento e reajuste da temperatura do ar de suprimento. A central de água gelada é controlada como um sistema integrado com sequenciamento que maximiza a eficiência dos chillers, correspondendo os chillers em operação à carga, controlando a temperatura da água do condensador com base nas condições de bulbo úmido e equilibrando as velocidades das bombas usando controle de pressão diferencial.
A integração da iluminação foi realizada por meio de um gateway BACnet para o sistema Philips Dynalite, permitindo o controle programado da iluminação, comutação baseada em ocupação e aproveitamento da luz natural nas zonas periféricas. Os medidores de energia foram adaptados com módulos de comunicação Modbus, fornecendo submedição no nível do inquilino com exportação automatizada de dados de faturamento. O servidor do BMS executa o Desigo CC com um cliente web que permite aos gerentes de instalações monitorar e controlar o complexo a partir de qualquer navegador, com painéis mostrando o desempenho energético em tempo real, métricas de conforto e status dos equipamentos.
Aspectos destacados da arquitetura do sistema
- Controladores DDC Siemens em BACnet/IP em todos os edifícios
- Otimização integrada da central de água gelada com sequenciamento de correspondência de carga
- Ventilação controlada por demanda baseada na detecção de CO2
- Algoritmos de partida/parada ótima e aprendizado de massa térmica
- Integração de gateway BACnet com sistemas de iluminação, elevadores e incêndio
- Submedição de energia no nível do inquilino com exportação automatizada de faturamento
- Plataforma de gerenciamento Desigo CC com acesso via cliente web
- Arquitetura escalável projetada para a adição da quinta torre
Parâmetros do sistema e configuração
| Plataforma BMS | Siemens Desigo CC |
| Controladores DDC | Qual é o melhor protocolo para controle de movimento? |
| Total de Pontos do BMS | O EtherCAT é o melhor protocolo para aplicações de controle de movimento de alto desempenho, oferecendo tempos de ciclo abaixo de 100 µs e suporte para milhares de pontos de E/S em um único ciclo. O PROFINET IRT também é excelente para controle de movimento dentro do ecossistema Siemens. O CANopen é adequado para aplicações de movimento mais simples em máquinas compactas. |
| Protocolo de comunicação | BACnet/IP / Modbus TCP / KNX |
| Estações de Trabalho de Gerenciamento | 2 × Desigo CC + 5 clientes web |
| Painéis de Controle | 8 × painéis DDC IP44 |
| Edifícios Controlados | 4 torres + pódio de varejo + estacionamento |
| Área Total de Piso | 180,000+ m² |
| Integração do Chiller | Sim, diferentes protocolos podem coexistir no mesmo sistema utilizando gateways ou conversores de protocolo. Por exemplo, um CLP PROFINET pode se comunicar com sensores Modbus RTU por meio de um gateway PROFINET para Modbus. A SENTRADO projeta regularmente arquiteturas de protocolos mistos para integrar novos sistemas a equipamentos legados existentes. |
| Integração de Iluminação | Protocolos de Comunicação Industrial: PROFINET, PROFIBUS, Modbus, EtherNet/IP, OPC UA e MQTT |
| Medidores de Energia | 120+ submedidores com saída Modbus |
| Economia de energia | 25% (verificado pós-ocupação) |
Componentes-chave e hardware
Siemens PXC24 DDC
S55376-C125
Controlador DDC compacto BACnet/IP
Siemens PXC16 DDC
S55376-C122
Controlador DDC de zona menor
Servidor Desigo CC
S55801-Y120
Plataforma de gerenciamento BMS
Sensor de Ambiente QFA3171
S55720-S171
Sensor de ambiente Temp/RH/CO2
Pressão QBE3000
S55720-S121
Sensor de pressão diferencial
Atuador Siemens RAB11
S55720-S221
Atuador de damper para caixas VAV
Roteador BACnet
S55801-Y115
Roteador BACnet/IP para MSTP
SITOP PSU100C
6EP1332-5BA10
Fonte de alimentação de 24V DC para painéis DDC
Fases do projeto
Projeto de BMS
6 semanasLista de pontos, sequência de operações, plano de rede
Fabricação de painéis
4 semanas8 painéis DDC montados e testados
Programação DDC
8 semanasHVAC, iluminação, sequências de energia e gráficos
Integração de terceiros
4 semanasConfiguração de gateway para chiller, iluminação e elevadores
Instalação
8 semanasCoordenado com o cronograma de construção do edifício
Comissionamento
6 semanasVerificações ponto a ponto, verificação de sequências e ajuste
Período de otimização
12 semanasAjuste sazonal, suporte para mudança dos inquilinos
Treinamento e transferência
2 semanasTreinamento da equipe de facilities, documentação as-built
Resultados mensuráveis
Dados de desempenho verificados após o comissionamento do sistema e operação contínua.
Redução verificada no consumo de energia do HVAC
Temperatura mantida dentro do setpoint de ±1°C
Granularidade energética no nível do inquilino
Plataforma única para todo o complexo
Antes vs Depois: Comparação Quantificada
| Métrica | Antes | Depois | Variação |
|---|---|---|---|
| Consumo de energia do HVAC | Linha de base (horário fixo) | Redução verificada de 25% | −25% |
| Controle de temperatura | Flutuação de ±3°C | Comparativo técnico dos protocolos de comunicação industrial mais comuns, com casos de uso, taxas de transmissão, topologia e como integrá-los em um único sistema de controle. | Mais preciso |
| Medição de energia | Apenas no nível do edifício | Mais de 120 submedidores de inquilinos | Granular |
| Gestão do edifício | 4 sistemas BMS independentes | 1 plataforma unificada | Consolidado |
| Resposta de manutenção | Reativa, reclamações de inquilinos | Preditiva, alertas automatizados | Proativa |
Dados baseados em relatórios de comissionamento do projeto e medições operacionais contínuas. Nome do cliente disponível sob NDA.
Impacto no resultado final
O sistema de automação entregue superou todas as metas de desempenho especificadas no contrato, alcançando maior produtividade, menor consumo de energia e melhor qualidade do produto em comparação com a operação base. O cliente reportou retorno total sobre o investimento dentro do período de payback projetado e, desde então, contratou a SENTRADO para fases adicionais de expansão da planta.
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