O Parque Acquamotion, localizado na cidade de Gramado, no Rio Grande do Sul, é o mais novo parque do grupo Gramado Parks, e consiste em um parque aquático temático, utilizando águas termais extraídas a 890 metros de profundidade, diretamente das reservas do Aquífero Guarani, fonte termal que passa sob o solo da serra gaúcha. O parque possui piscinas abastecidas com águas acima dos 36°C distribuídas por aproximadamente 49 mil metros quadrados de extensão. O controle da temperatura ambiente e da umidade mantém o parque em funcionamento durante as quatro estações do ano.   

Para atender toda a demanda do projeto, foram utilizadas 21 unidades climatizadoras do tipo Air Handler Unit (AHU), responsáveis pelo controle de temperatura e umidade das diversas áreas climatizadas, as máquinas possuem caixas de mistura com aproveitamento entálpico, renovando constantemente o ar respirado pelos ocupantes do parque sem desperdiçar a energia térmica do ar tratado. Também foram utilizados 24 fancoletes tipo Cassete Hidrônico e 9 chillers, sendo 4 com reversão de ciclo (água quente e gelada) e 5 que operam como bomba de calor, para situações onde a demanda térmica for muito alta, o sistema conta com 3 aquecedores de água a gás.

O desafio: 

Sendo um parque que utiliza águas termais em suas piscinas, o Acquamotion trouxe para o sistema de HVAC-R o desafio de proporcionar conforto térmico através da climatização dos ambientes nas quatro estações do ano. Por este motivo os critérios de atendimento de temperatura e umidade eram extremamente rígidos, especialmente após a Covid 19, tornando necessário extrair dos equipamentos a melhor relação de eficiência de energia térmica e consumo de energia elétrica. Além disso, a operação ininterrupta do sistema foi outro fator imprescindível e por este motivo o controle da automação deveria possuir uma eficiente capacidade de gerenciamento dos equipamentos de forma redundante e/ou escalonada de acordo com a necessidade momentânea do ar condicionado.

A solução: 

A MP Automação, empresa integradora responsável pela implementação dos sistemas de automação na obra, utilizou como solução para o controle dos equipamentos a linha Climate PRO da Mercato, possuindo capacidade de customização total das lógicas de automação, permitindo que a equipe técnica desenvolvesse rotinas específicas de acordo com a necessidade da aplicação no comando e/ou monitoramento das bombas, chillers, caldeiras, unidades de tratamento de ar e exaustores. Para que fosse possível a completa integração dos equipamentos comandados, neste projeto foram também utilizados múltiplos protocolos de comunicação como Modbus RTU, Bacnet IP, Bacnet MSTP e Carrier CCN nos meios físicos RS-485 e ethernet.

Na supervisão e operação de toda a automação foi utilizado o software PowerB, BMS da Mercato, baseada na plataforma Niagara Framework, desenvolvida pela Tridium, que possibilitou o desenvolvimento personalizado de telas e gráficos de desempenho. Todos os CLPs pertencentes ao sistema de automação tem seu status de comunicação de rede monitorado junto ao software supervisório PowerB. Por exemplo, os chillers possuem integração com o supervisório através do protocolo Carrier CCN, cada máquina possui um gateway que realiza a conversão para o protocolo Bacnet MSTP. 

Desta forma, é possível integrar todo o sistema, monitorar os parâmetros desejados, como localização das máquinas na planta, temperatura, umidade, além disso, os logs com registros de alarmes possibilitam visão geral do comportamento do sistema pela equipe de manutenção que pode tomar ações mais ágeis e assertivas na solução de eventuais falhas, reduzindo significativamente o tempo de parada de equipamentos e diminuindo também a possibilidade de comprometimento do conforto térmico dos ocupantes.

O resultado:

O resultado obtido até o momento é extremamente satisfatório no que se refere ao desempenho do sistema de automação implementado. Os dados coletados através dos registros gráficos que acompanham ininterruptamente todas as leituras de temperatura e umidade das áreas climatizadas e também do processo de controle demonstram a grande estabilidade do sistema dentro dos valores de referência inseridos através do BMS. O projetista Júlio Curtis Filho afirma que o sistema mecânico respondeu bem à automação. Os resultados de recuperação de energia dos sistemas têm sido bastante positivos, desde que o sistema passou a operar pela automação, houve uma economia total de aproximadamente R$ 200.000,00 em energia elétrica. O uso do software supervisório de gerenciamento tem feito o controle dos diversos parâmetros com segurança, confiabilidade e precisão, do contrário, seriam desperdiçadas mão de obra e muitas horas de trabalho.

Confira também o Case do Aeroporto Internacional de Navegantes/SC.

ENGLISH 

Case study: Acquamotion Gramado

Acquamotion Park is based in the city of Gramado, Rio Grande do Sul – Brazil. This new water-theme park uses thermal waters extracted from a depth of 2919ft, directly from the Guarani Aquifer reserves, a hot spring that runs underground in southern Brazil. The (mostly indoor) Park is approximately 527432 sq ft (12 acres / 49k sq m) and offers a wide variety of pools supplied with water above 96,8 °F. 

Ambient temperature and humidity controls keep the park in operations throughout the four seasons of the year. 21 AHUs are used to control the temperature and humidity of the many climate-controlled areas within the park. These machines constantly renew the air breathed by the park's occupants without wasting the thermal energy of the treated air. 24 Hydronic Cassette Fancoils and 9 chillers are also used in this project. Out of the 9, 4 chillers have cycle reversal (hot and cold water) and 5 operate as a heat pumps. For situations where the thermal demand is very high, the system has 3 gas water heaters to augment.

The challenge:

Acquamotion being the first indoors hot water Park in Latin Americas, brought the challenge of providing pool-comfort in addition to strict HVAC requirements, post Covid, in all four seasons of the year. By specification, the criteria for temperature and humidity maintenance were firm, making it necessary to extract from the equipment the best thermal energy efficiency and electrical energy consumption ratio. In addition, uninterrupted operation of the system was another essential factor.  The automation control therefore, required efficient equipment management capacity and staggered redundancies put in place.

The solution:

MP Automação, the responsible for installing the systems on site, found the solution including the Climate PRO line of controllers from Mercato. They have the capacity to fully customize the automation logics, allowing the technical team to develop specific routines according to the need of the application in command and monitoring of the pumps, chillers, boilers, air treatment and exhaust units. In order to fully integrate the controlled equipment, this project used multiple communication protocols such as Modbus RTU, Bacnet IP, Bacnet MSTP and Carrier CCN in RS-485 and ethernet IP. 

Tridium’s Niagara Supervisor enabled visualizing the complete operations on a single pane of glass, with customized screens and performance graphs. All PLCs belonging to the automation system have the communication status of the network monitored via the supervisor software. For example, each chiller is connected to the Niagara Supervisor through the Carrier CCN protocol, with a gateway that performs the conversion to the Bacnet MSTP protocol on every machine.

In this way, it is possible to look at the desired parameters & KPIs holistically and individually. Location of machines in the plant, along with temperature, humidity, alarm logs are being constantly monitored by the maintenance team, enabling them to take actions in a more agile and preventative manner, preventing outages and compromise of occupancy-comfort.

The result:

The resulting performance of the implemented automation system published so far has been highly satisfactory. Maximizing the heat-exchange from naturally occurring thermal springs has saved approximately R$ 200,000.00 (US$36,240) in electric energy within a month of operation. The data collected is displayed graphically in real time, constantly demonstrating the variation from required BAS parameters, leading to maintenance of uninterrupted comfort in all indoor areas. The use of Niagara Supervisor software has been instrumental in managing the system with safety, reliability and precision avoiding labor-hours spent in unnecessary trouble-shooting and maintenance.