Instalações elétricas eficientes. Cenários de iluminação integrados com cortinas e janelas. Sistemas inteligentes de aquecimento de água. Estas são algumas peculiaridades provenientes em um ambiente automatizado, que, além de oferecer conforto e segurança aos usuários, proporciona a redução do consumo de energia elétrica.

Uma casa inteiramente automatizada foi a proposta da empresa especializada em automação residencial e predial AllConverge, em parceria com a G3 Engenharia Elétrica e Telecomunicações, um projeto que integrou todas as cargas elétricas dos ambientes de uma residência de alto padrão, localizada no interior de São Paulo, a fim de estabelecer a conexão e interação entre os sistemas elétricos instalados.

Concebida a partir deste projeto, a residência é composta por subsolo, andar térreo, 1° andar e sótão, distribuídos em um terreno de 2.400m², abrangendo 5.760m² de área construída. Em relação aos pontos automatizados, ao todo, a casa possui 284 entradas digitais, seis entradas analógicas, 236 saídas digitais e 48 saídas dimmer.

Primeiramente, foram montados os painéis de comando e automação, bem como programada toda a lógica computacional, em uma central técnica (uma estrutura similar a de um armário), na qual foram abrigados todos os módulos de controle, equipamentos de informática, de telefonia, etc.

“Um dos diferenciais deste tipo de automação, é o fato de ela não consistir em equipamentos e comandos elétricos espalhados pela casa, mas concentrados somente nesta sala técnica”, explica o engenheiro eletricista e sócio-diretor da G3 Engenharia, Rogério Fernandes Garcia.

Na sala técnica existem, no total, sete centrais de automação. Seis delas possuem quatro expansões, possuindo cada expansão oito entradas e oito saídas digitais. Apenas uma central possui três expansões, com oito entradas e oito saídas digitais.

Para complementar o sistema de iluminação, existem sete módulos de controle, com quatro entradas e saídas. Cada módulo permite a criação de 16 cenas ou temas diferentes. Esses módulos de controle de iluminação são os módulos de dimmer, que criam cenários de acordo com a necessidade do usuário, alterando a intensidade da luz, para diferenciar a percepção dos ambientes.

O sistema de iluminação foi automatizado, tanto no modo on/off (liga-desliga), utilizando-se as saídas digitais das expansões, como no modo dimerizável, utilizando-se as saídas dos módulos de controle de iluminação. A iluminação é controlada pelas centrais de automação e pode ser comandada por pulsadores, controle remoto ou sensores de presença.

Integrado a esse sistema, foi instalado um sensor fotoelétrico que, na necessidade de iluminação, permite o acendimento automático nas áreas de circulação interna e externa, quando houver a presença da pessoa no ambiente.

Nos ambientes, tanto a iluminação como parte de cortinas e janelas interagem, abrindo e fechando de forma automática. A programação de cenários é feita pelos módulos de controle de iluminação de forma independente por um software e todos os módulos possuem endereços dentro de uma rede de protocolo específico.

Em determinados ambientes, o protocolo de informações é enviado pela rede para o endereço do módulo no qual se deseja atuar. “Todos os equipamentos se 'conversam' e acabam formando uma rede única com protocolo específico. No caso de pane em uma das centrais, até que esta seja substituída, somente a automação das cargas elétricas de tal central não funciona, sendo que as demais continuarão a funcionar normalmente”, afirma Garcia.

Instalações eficientes

Garcia explica que pelo fato de a residência ser totalmente automatizada, mesmo que os sensores de presença detectem o usuário em um ambiente com iluminação natural existente, o acionamento da iluminação não é realizado. Caso o usuário deseje ativar tal iluminação, deverá selecioná-la por meio de pulsador ou controle remoto.

Para ele, esta residência se diferencia das demais casas comuns automatizadas, porque exerce uma autogestão e independe do usuário para funcionar. “Diferentemente das outras casas automatizadas que possuem muita interação com o usuário, esta é praticamente autônoma. Em razão de todo o sistema que foi implantado, ela apresenta menor necessidade de interação com o usuário que uma casa comum com automação”, compara.

Outra diferença apontada por ele é que na maioria das residências automatizadas, a automação é híbrida com as instalações elétricas comuns. Nesse caso, quando “falha” a automação, algumas partes da casa ainda continuam funcionando, o que não acontece com esta residência. “Esta casa já não. Sem o princípio da automação, ela realmente não tem vida”, ressalta.

Em relação aos circuitos, em vez de interruptores, são usados pulsadores, que funcionam de acordo com o tipo de toque do usuário. Por exemplo, se a pessoa der um toque rápido e curto no pulsador, é possível ligar um ambiente personalizado (cena), uma luz, uma tomada, um abajur ou outro equipamento qualquer.

Para entendermos melhor o que diferencia uma instalação elétrica comum de uma instalação elétrica automatizada, podemos pensar o seguinte: em uma instalação elétrica convencional, o circuito de alimentação da iluminação se direciona aos interruptores. Deles, sai um retorno para a carga, que neste caso é a lâmpada.

Na instalação elétrica com automação, não chega aos pulsadores um cabo com tensão alternada - 110V/220V -, mas sim, com extra baixa tensão, - 12V - em tensão contínua, o que diminui riscos de choque elétrico.

Porém, Garcia explica que o gasto com fiação é um pouco maior para levar os retornos até a central de automação, mas é economizado no comando de iluminação, porque não é preciso chegar com um cabo de energia nos interruptores. “Pode-se usar um fio de telefone chegando até a central de automação, que é muito mais barato que o fio convencional”, pondera.

Tal cabo passa por uma estrutura exclusiva para automação, diferente da infraestrutura elétrica. Com isso, o cabo liga o pulsador até a central de automação, ligado em uma entrada, fazendo com que a saída desejada seja ativada, acionando a iluminação correspondente.

O condutor de energia proveniente do quadro de distribuição elétrica, de um contato normalmente aberto desta saída, parte o retorno de iluminação direto para a lâmpada. Todos os retornos saem do quadro de automação e vão até as suas cargas. A alimentação sai dos disjuntores elétricos de proteção, que também vão para o quadro de automação para serem ligados nos contatos comuns das saídas, de acordo com cada circuito.

Todo o cabeamento da casa converge para a central técnica de automação. “Os retornos de iluminação, em vez de irem para o interruptor, convergem para o quadro de automação. O pulsador, em vez de estar ligado na energia elétrica, está ligado na automação, em uma estrutura diferente”, especifica o engenheiro.

Em casos de falta de energia elétrica, algumas cargas são assumidas por dois nobreaks de 2kVAs de 220V trifásicos, com autonomia de cerca de uma hora, instalados na sala técnica central. Eles têm a função de suprir a carga do sistema de iluminação de emergência e a alimentação do sistema de automação e segurança eletrônica.

A distribuição elétrica é feita em dois quadros de luz e força, um instalado no andar térreo e outro, no primeiro andar. Nestes quadros, os circuitos convergem para a central técnica de automação e desta, para suas cargas.

Aquecendo a água

Além de comandar o controle de iluminação, cortinas, janelas, irrigação de jardim e climatização, o sistema de automação residencial, com o objetivo de eficientizar e facilitar o aquecimento de água, inclui um sistema inteligente que compreende três tipos de aquecimento: o solar, que utiliza energia natural; o a gás, que é considerado mais barato; e o elétrico. Esses três sistemas trabalham de forma conjunta.

O sistema de aquecimento solar é composto por dez coletores solares no telhado, que captam a energia do sol e esquentam a água ao longo do dia, e possui um leitor de temperatura da água. No momento em que é detectada a queda do valor da temperatura pré-estabelecida pelo usuário, o sistema de aquecimento a gás é automaticamente acionado nos horários permitidos (apenas quando os usuários estiverem em casa ou realmente necessitarem de água quente).

Por sua vez, se o aquecimento a gás não funcionar, o proprietário é avisado por meio de mensagem SMS em seu celular do ocorrido e é ligado o aquecimento elétrico, que permanece em funcionamento até atingir a temperatura adequada de uso ao usuário. “O consumo da energia solar propicia uma eficiência energética muito grande, além de oferecer o calor necessário para o aquecimento da água.

Em torno de três a quatro anos se paga um investimento feito em energia solar”, calcula o engenheiro. Estima-se que o consumo mensal de energia elétrica na residência sem o projeto de automação e sem os aquecimentos solar e a gás seja de 2.637kWh/mês, ante os 1.540kWh/mês obtidos com automação residencial e aquecimentos solar e a gás.

O projeto teve um investimento em torno de R$60 mil, apenas com o processo de automação, independente de acessórios, como a automatização de persianas, cortinas e controles remotos.