4. Apresentação do edifico em estudo
4.1 Descrição do Edifício
O edifício em estudo foi construído em 1993, ocupando um lote de 38120 m2 no Bairro do
Zambujal em Alfragide, concelho da Amadora.
Inicialmente este empreendimento foi ocupado pelos Serviços Geológicos de Portugal e pelos Serviços de Fomento Mineiro num edifício que constituía o Centro de Dados Geológicos e Mineiros. Ao longo dos anos, e como resultado de diversas reorganizações a nível da função pública, o edifício acolheu diferentes entidades, sendo atualmente ocupado pelos núcleos de investigação da área da Geologia e Geologia Marinha do LNEG e pela Agência Portuguesa do Ambiente. A Agência Portuguesa do Ambiente mudou-se para estas instalações apenas em 2015, resultando na entrada de aproximadamente quarenta novos trabalhadores.
Este Campus engloba um edifício principal, um edifício anexo, denominado de edifício social, e uma portaria junto ao portão principal. Estes edifícios foram identificados na fotografia aérea apresentada na Figura 16. A área envolvente a estes espaços inclui circulações pedonais e de veículos e zonas de manobra e estacionamento.
Figura 16 – Identificação dos edifícios do Campus do LNEG Alfragide (Google, 2014)
O edifício principal é constituído por dois pisos abaixo do piso térreo e três pisos acima do piso térreo, com pisos inferiores semienterrados. Existem duas colunas de acesso vertical que permitem a articulação entre pisos e por cima dessas colunas existem dois espaços inicialmente destinados a áreas técnicas que neste trabalho serão referidos conjuntamente como Piso 4. Cada piso deste edifício tem uma área bruta diferente. Os pisos inferiores são de maior dimensão, excepto o piso -1 que é um piso parcial de apenas uma ala, utilizando parte do pé direito duplo do piso -2.
Na parte central do piso 0 existe um pátio interior que, para além de funcionar como um foyer, também proporciona iluminação natural a parte das salas do edifício.
Portaria
Edifício Social
Edifício
Principal
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Este edifício tem salas que apresentam caraterísticas específicas para uso como gabinetes, laboratórios, salas de reuniões, área de receção do público exterior, auditório, biblioteca, arquivos e serviços técnicos, entre outros.
O edifício social encontra-se sob a alçada dos Serviços Sociais da Administração Pública. Este edifício é constituído por um piso térreo e contém as zonas do refeitório, bar, cozinha e gabinete médico, assim como salas de apoio e de armazenamento de bens.
Existe ainda uma ETAR que foi instalada para realizar o tratamento das águas provindas dos laboratórios antes que as mesmas sejam lançadas para a rede pública de saneamento. Esta ETAR encontra-se atualmente desativada.
O projeto do edifício em estudo adotou várias medidas consideradas inovadoras nessa época que visavam proporcionar um funcionamento mais eficiente destas instalações. De entre estas inovações salientam-se a inclusão de:
Sistema centralizado de gestão técnica;
Existência de dois circuitos de distribuição de água climatizada, de modo a permitir a independência dos setores poente e nascente do edifício que pertenciam inicialmente a duas entidades separadas;
Rede de distribuição de água climatizada que pode ser alterada para permitir o seu uso durante as estações de aquecimento, arrefecimento e meia-estação;
Luminárias que permitem a montagem dupla de lâmpadas fluorescentes com compensação local de energia reativa;
Compensação geral de energia reativa através da instalação de bancos de condensadores no posto de transformação, um para cada um dos transformadores de potência;
Alimentação dupla dos transformadores do posto de transformação;
Rede de distribuição de água potável que utiliza um regime de pressões impostas pela distribuição para fazer o transporte de água, em vez de recorrer a hidrobombas.
No decorrer deste estudo foi possível detetar vários problemas derivados de erros de projeto e de fiscalização das instalações. Estes problemas são apresentados mais à frente na secção 4.3 da presente tese.
Aproveitou-se a manutenção preventiva para se corrigir as anomalias detetadas, no âmbito da avença contratualizada entre o LNEG e o Engenheiro António Abreu, na sequência dos resultados obtidos pelo mesmo noutras instituições.
Seguidamente, apresenta-se uma descrição dos vários sistemas abordados neste trabalho.
4.1.1
Instalações elétricas
O fornecimento de energia elétrica ao edifico em estudo é feito em média tensão, com uma potência contratada de 585,90 kW.
A entrega de energia ocorre em MT à tensão nominal composta de 10 kV num posto de seccionamento localizado no lado Norte, junto à entrada principal do LNEG. A passagem para baixa tensão é realizada no posto de transformação instalado no campus em estudo, por um dos dois transformadores que aí se encontram. As caraterísticas destes transformadores são apresentadas no Anexo II.
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Neste posto de transformação estão instaladas duas baterias de condensadores com capacidade para 250 kVAr e sete escalões de compensação de energia reativa. Estas baterias eram inicialmente comandadas pelos respetivos relés varimétricos, equipamentos que visam manter o fator de potência da instalação dentro dos valores desejados através da introdução ou remoção de escalões.
O posto de transformação contém também diversos equipamentos necessários ao correto funcionamento e controle das instalações elétricas, tais como aparelhos de manobra e de proteção (seccionadores, interruptores, disjuntores, etc.).
Num espaço adjacente está instalado um gerador de emergência que funciona a gasóleo e têm capacidade para alimentar 20% da carga instalada, bem com o respetivo quadro elétrico, com interruptores-inversores que permitem a ligação da rede de emergência à rede normal de alimentação do edifício.
A rede de emergência do edifício principal tinha uma estrutura descentralizada, em que cada zona ou sistema possuía a sua própria UPS. As intervenções realizadas no âmbito deste trabalho incluíram a substituição da UPS inicialmente instalada no piso 0 do edifício principal.
Esta UPS, que estava ligada ao sistema de informática e dos laboratórios, possuía alimentação trifásica e saída de energia trifásica. Na Figura 17 é apresentada uma representação simplificada dos circuitos de alimentação desta UPS e respetivas baterias e da ligação da UPS ao resto do edifício.
Figura 17 – Circuito de alimentação da UPS e de ligação ao resto do edifício
4.1.2
Sistemas de Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado (AVAC)
O edifício em estudo beneficia de um sistema AVAC que permite o controlo das condições ambientais interiores, possibilitando a obtenção de condições satisfatórias de conforto para os utilizadores destas instalações.
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Este sistema AVAC inclui os seguintes componentes, que serão apresentados detalhadamente mais à frente:
Unidades de produção de frio, formadas por Chillers de compressão;
Unidade de produção de calor, formada por uma caldeira monobloco, para produção de água quente;
Sistema de distribuição de água climatizada, que inclui eletrobombas, tubagens, grelhas, válvulas e sistemas de regulação e controlo;
Unidades de tratamento de ar (UTAs);
Unidades ventiloconvetoras (VCs);
Ventiladores de extração e insuflação.
No piso 4 do edifício principal existe uma sala técnica onde se encontram instaladas a caldeira, as eletrobombas, numerosos elementos do sistema de distribuição de água climatizada e um quadro elétrico (QAVAC 1) que comanda vários equipamentos do sistema AVAC.
Chillers
As necessidades de arrefecimento do edifício principal são asseguradas por um sistema de arrefecimento central composto por dois Chillers da marca SEVESO e modelo RANS 525. O Chiller instalado no telhado voltado a Oeste será referido como Chiller 1 e o do telhado voltado a Este como Chiller 2. As principais caraterísticas funcionais de cada Chiller são apresentadas no Anexo III.
Cada Chiller contém dois compressores frigoríficos, dez condensadores (cinco por circuito independente), oito eletroventiladores (quatro por circuito independente), um dispositivo de laminagem, um permutador de calor com evaporador e um quadro de controlo. Existem ainda diversos equipamentos de comando e segurança, incluindo termómetros, manómetros, válvulas de segurança, amortecedores de vibrações, juntas antivibráticas e ligações ao esgoto.
Os compressores, modelo CHC88 AHF-1 Trifásico, são semi-herméticos e podem ser classificados quanto ao seu princípio de funcionamento como volumétricos alternativos. O Anexo IV apresenta as principais caraterísticas funcionais destes compressores.
As caixas de ligações dos motores trifásicos dos compressores possuem no seu interior uma placa com seis bornes que permitem a ligação entre os enrolamentos e a rede elétrica. Os motores dos Chillers em estudo possuem uma ligação em dupla estrela: no arranque é ligada apenas um enrolamento, já que as pressões são inicialmente baixas; seguidamente é alimentado o seguinte, de modo a permitir o funcionamento dos compressores a pressões mais elevadas e como maior potência de acionamento.
O fluido refrigerante primário utilizado nestes compressores é o R-22 e o fluido secundário é a água. A legislação atualmente em vigor não permite que continuem a ser utilizados gases refrigerantes que contenham HCFCs, como é o caso do R-22, pelo que será necessário proceder à sua substituição até ao fim de 2015.
Os condensadores dos Chillers são arrefecidos a ar por convecção forçada e têm três fiadas de tubo de cobre e alhetas de alumínio. Os eletroventiladores são helicoidais axiais e de acoplamento direto a motores elétricos.
O dispositivo de laminagem utilizado é constituído por uma válvula de expansão termostática (VET).
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O evaporador é de convecção forçada e tem uma configuração multitubular de tubos e alhetas. O evaporador encontra-se dentro do permutador de calor, sendo este de tipo tubular e o processo de transferência de calor de contato indireto, através de uma parede que separa os dois fluidos de modo a que estes permaneçam separados.
O quadro de comando e controlo dos Chillers permite a regulação automática de modulação da capacidade e contém o circuito de alimentação, interruptores de alta e baixa pressão e termostatos de regulação da temperatura da água.
Caldeira
O calor necessário para a produção de água quente é assegurado por uma caldeira de marca ROCA modelo NTD-360 monobloco com as características funcionais apresentadas no Anexo V. Esta caldeira tem um queimador modelo PR-55/2G que queima gás propano, tendo uma linha de gás com válvulas de regulação e segurança, pressostatos e outros equipamentos de regulação e controlo.
O fluido térmico usado para transporte de calor através do edifício é água.
Sistemas de ventilação
No edifício principal existem vários tipos de unidades de ventilação, nomeadamente, ventiladores centrífugos de dupla entrada, ventiladores de cobertura e ventiladores de parede.
No edifício social estão instalados ventiladores de cobertura que asseguram a ventilação das instalações sanitárias e da hotte da cozinha.
As unidades de ventilação com ventiladores centrífugos de dupla entrada são da série CA da marca EVAC, sendo constituídos por um ventilador de dupla aspiração accionado indiretamente por correias e um motor trifásico de quatro polos. Estes ventiladores são protegidos por invólucros metálicos em chapa galvanizada, sendo as caixas isoladas internamente com fins acústicos. A Tabela 17, incluída no Anexo VI, apresenta as características funcionais destas unidades de ventilação.
No edifício principal existem três ventiladores de parede, modelo E-254 da marca VORTICE, com persiana em PVC do tipo antirretorno com um caudal de extração de cerca de 1.000 m3/h.
Os ventiladores de cobertura, cujas características funcionais são apresentadas na Tabela 18, no Anexo VI, são unidades de ventilação centrífugas de acionamento direto, com invólucro exterior adequado para coberturas, da série ECT da marca EFACEC.
As unidades de tratamento de ar (UTAs) e de termoventilação instaladas no edifício em estudo são da marca EVAC, sendo as suas características funcionais de acordo com o projeto de licenciamento do edifício apresentadas no Anexo VII. Duas UTAs (as UTAs 1 e 7) são unidades de tratamento de ar novo (UTANs), ou seja, não fazem recirculação de ar.
As UTAs são compostas por secções de ventilação, filtros e baterias de aquecimento e arrefecimento (ver Anexo VIII). Cada uma destas secções é construída em chapa galvanizada, tratada com tinta adequada para ambiente exterior e termicamente isoladas pelo interior.
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A secção de ventilação das UTAs é constituída por um ventilador de dupla aspiração com acionamento indireto por correias e motor trifásico com velocidade de rotação de 1500 r.p.m., montado no interior.
As secções de filtros de mistura das UTAS têm uma entrada para ar recirculado e um sistema externo para entrada de ar novo, enquanto que as das UTANs têm apenas uma entrada, para ar novo. Estas secções dispõem ainda de filtros secos, laváveis e de elevado rendimento e estão equipadas com registos.
As baterias de aquecimento e arrefecimento são constituídas por serpentinas de tubos em cobre e alhetas de alumínio onde circula água quente e água fria, respetivamente.
As UTAs incluem ainda:
Um conjunto de apoios antivibráticos:
Pressostatos diferenciais para análise da limpeza dos filtros de ar e de falta de caudal no ventilador;
Uma válvula de seccionamento por cada bateria;
Válvulas modulantes de três vias no controlo da água quente e fria.
As válvulas de regulação são tipo TA (termostáticas) de modo a permitir uma maior eficácia na afinação dos caudais.
Cada UTA está responsável pela ventilação de uma zona específica do edifício, como se pode observar na Tabela 2.
Tabela 2 - Espaços ventilados por cada UTA
UTA 1 Piso 1
UTA 2 Hall de entrada – Piso 0
UTA 3 Secretaria, tesouraria e contabilidade – Piso 0
UTA 4 Biblioteca – Piso 0
UTA 5 Secção de projetos – Piso 0
UTA 6 Auditório – Piso 0
UTA 7 Pisos 2 e 3
Sistema de distribuição de ar e de água climatizada
A rede distribuição de ar do sistema centralizado de climatização inclui condutas retangulares e circulares, rígidas ou flexíveis, que possuem registos manuais, defletores e outros acessórios necessários ao seu funcionamento.
As grelhas e difusores instalados foram escolhidos com base nas necessidades de cada área a ventilar. Os registos corta-fogo são de aço galvanizado com alhetas em aço inox e incluem atuador automático, fusível térmico, indicador visual e sistema de rearme manual, oferecendo resistência ao fogo durante aproximadamente duas horas.
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Estas condutas são isoladas termicamente pelo exterior e têm um revestimento metálico de chapa de alumínio nas zonas expostas.
As uniões entre as condutas e as unidades de tratamento de ar e ventiladores são feitas através de mangas antivibráticas.
As redes de distribuição de água incluem acessórios como purgadores, termómetros e mangas antivibráticas, isolamento térmico e forra metálica nas zonas em que a tubagem está à vista. Os circuitos de água quente e de água fria possuíam inicialmente dois vasos de expansão do tipo fechado para compensação das variações de volume de 80 L e 280 L.
O controlo da circulação de água quente ou água fria para os ventiloconvetores é realizado na sala técnica do sistema AVAC através de dois conjuntos de válvulas motorizadas de duas vias comandadas manualmente ou por um sistema automático de comandos.
A circulação da água nas tubagens é controlada por diversas válvulas instaladas ao longo da rede de distribuição, incluindo válvulas de seccionamento, simples e termostáticas, válvulas de duas vias e válvulas de três vias modulantes.
As válvulas de seccionamento permitem cortar ou estabelecer a passagem de água num dado ramal, evitando o esvaziamento de grandes trechos de tubagem em caso da avaria ou manutenção. Existem vários tipos de válvulas de seccionamento, sendo que nas instalações em estudo são usadas válvulas tipo cunha, que têm um obturador tipo cunha que se move perpendicularmente ao sentido de escoamento como resultado da rotação do veio de um volante, e de tipo borboleta, que permitem o controlo do fluxo através do movimento do obturador, que toma a forma de um disco colocado no centro do corpo da válvula e roda segundo um eixo vertical.
As válvulas modulantes de três vias possibilitam a regulação de fluxo e a mistura de águas de diferentes origens.
A rede de distribuição de água climatizada utiliza uma bomba para o circuito primário de água quente, duas bombas hidráulicas para circulação de água fria e duas bombas secundárias para transporte de água para os ventiloconvetores, cada uma permitindo a circulação de água para metade do edifício.
Estas bombas são da marca EFACEC e possuem as características funcionais apresentadas no Anexo X.
Todas as bombas estão montadas na posição horizontal, tendo um corpo em ferro fundido, veio em aço e empanques mecânicos. A bomba de água quente possui uma turbina em bronze, enquanto as restantes bombas têm turbinas de ferro fundido.
As bombas dos circuitos primários de água quente e de água fria são de acoplamento direto, isto é, o impulsor está ligado solidariamente ao veio.
As bombas secundárias são usadas para circulação de água através do edifício para alimentação das unidades ventiloconvetoras. Estas bombas são de acoplamento indirecto, existindo dois veios separáveis com união Cardan, uma união de transmissão homocinética que permite a transmissão de movimento entre os dois veios. O acoplamento entre unidades é elástico de modo a proteger as partes móveis e mecânicas, compensando possíveis movimentos axiais do eixo e desalinhamentos axiais ou radiais.
Os motores das eletrobombas possuem um grau de proteção IP54, que garante a proteção contra projeções de água e acumulação de poeiras.
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Os ventiloconvetores instalados no edifício em estudo são da série PR da marca SEVESO, sendo as suas caraterísticas funcionais apresentadas no Anexo XI.
As unidades ventiloconvetoras estão integradas num sistema de dois tubos, possuindo uma serpentina comum aos processos de aquecimento e de arrefecimento de construção em tubos de cobre e alhetas de alumínio.
Estes ventiloconvetores foram instalados sem invólucro exterior e com montagem em teto falso com grelhas de insuflação de dupla deflexão e grelha de retorno de simples deflexão.
Estes equipamentos possuem termostatos ambiente de inversão verão/inverno manual, duas válvulas de corte tipo cunha, uma válvula motorizada de três vias tudo/nada. Os ventiloconvetores têm um comando das três velocidades e com posição de desligado constituído por um painel com comutador adequado para montagem à distância.
4.1.3 Iluminação interior
Inicialmente o sistema de iluminação geral do edifício principal consistia principalmente em lâmpadas fluorescentes tubulares de 36 W com balastros ferromagnéticos instaladas em luminárias de cor branca sem refletores embutidas no teto adequadas à instalação de uma ou duas lâmpadas.
Nos pisos -2, -1 e 4 as luminárias são quadradas permitindo a adaptação ao tipo de teto falso existente nestes pisos. A maioria destas luminárias é de cor branca, sem refletores e permite a instalação de três lâmpadas fluorescentes tubulares de 18 W e dois balastros ferromagnéticos, um de 18 W e outro de 36 W, sendo que as restantes têm refletores e são adequadas à instalação de quatro lâmpadas de 18 W com dois balastros ferromagnéticos de 36 W.
Noutros pontos do edifício estavam instaladas lâmpadas fluorescentes compactas de 8 W ou 21 W, lâmpadas incandescentes de 60 W, lâmpadas de halogéneo de 50 W e lâmpadas Eco-Classic refletoras de halogéneo de 28 W.
Existem ainda dois letreiros, constituídos por painéis de LEDs que formam o logótipo do LNEG, instalados nas fachadas Norte e Este.
Apesar de a maioria dos circuitos de iluminação interior ser de ativação manual, o circuito relativo à iluminação do telheiro e dos logótipos é controlado por um interruptor horário em conjunto com um interruptor crepuscular.
4.1.4
Iluminação exterior
O sistema de iluminação exterior consiste principalmente em candeeiros suportados por colunas de sustentação, existindo ainda alguns holofotes afixados ao exterior edifício ou nas colunas de iluminação.
As luminárias instaladas em colunas de sustentação eram maioritariamente do tipo com globo de proteção, existindo também dois postes com suportes de três cabeças instalados no parque de estacionamento em frente do edifício. Exemplos de ambos os tipos de luminárias são apresentados na Figura 18.
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Figura 18 – Colunas de iluminação com globo de proteção e com suporte de três cabeças
Estas luminárias usam lâmpadas de vapor de sódio ou vapor de mercúrio de 70 W, 100 W ou 250 W, com reatâncias e condensadores apropriados.
As luminárias dispostas ao longo das vias de circulação têm uma disposição bilateral alternada.