Sensores que monitoram as condições de um ambiente e comandos que controlam automaticamente aparelhos de ar-condicionado estão no centro de uma tecnologia desenvolvida por pesquisadores do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP, em São Carlos, para reduzir o desperdício de energia elétrica. Chamada Koala, a plataforma utiliza o conceito de Internet das Coisas (IoT), que permite conectar sensores e equipamentos em rede para coletar informações e executar comandos.
Nos testes realizados em laboratório, a solução reduziu o consumo de energia e manteve a temperatura entre 23° e 26°. Desenvolvida na pesquisa de mestrado de Lucas de Souza Marques, atualmente doutorando do ICMC, sob orientação do professor Júlio Cezar Estrella, a plataforma foi descrita em um artigo que conquistou o prêmio de melhor trabalho científico (Best Paper Award) na 10ª Conferência Internacional IEEE sobre Internet Inteligente das Coisas (IEEE SmartIoT 2026), realizada de 21 a 24 de agosto, em Shenyang, na China.
A infraestrutura tecnológica possibilita controlar aparelhos de ar-condicionado, acompanhar seu funcionamento em tempo real e atualizar os dispositivos a distância, sem a necessidade de intervenções nos componentes internos dos equipamentos. Entre as possibilidades está, por exemplo, desligar automaticamente a climatização quando as luzes de uma sala são apagadas. Nos experimentos, realizados com dois aparelhos no Laboratório de Sistemas Distribuídos e Programação Concorrente (LaSDPC) do ICMC, o consumo mensal de energia passou de 101,68 quilowatts-hora (kWh) para 45,04 kWh, uma redução de 55,7% em relação ao cenário sem automação. O sistema também manteve a temperatura dentro da faixa definida pelos pesquisadores, entre 23° e 26°.
De acordo com Marques, que concluiu o mestrado e atualmente dá continuidade à pesquisa no doutorado, o reconhecimento internacional foi inesperado. “Só do artigo ter sido aceito e de eu ter ido apresentá-lo na China já foi um grande impacto. E, quando recebi a premiação junto com os outros pesquisadores, foi uma grata surpresa”, conta. O resultado representa mais uma etapa de um trabalho coletivo que busca tornar o gerenciamento de equipamentos de climatização mais eficiente.
Como o Koala Funciona
No laboratório, dispositivos instalados no ambiente monitoram condições como temperatura, umidade e luminosidade, além do consumo elétrico dos aparelhos. Esses dados são enviados ao sistema, que toma decisões com base em regras previamente programadas. Uma delas associa o funcionamento do ar-condicionado à iluminação do laboratório: quando as luzes são acesas, o equipamento pode ser ligado; quando são apagadas, o sistema interpreta o sinal como um possível indicativo de desocupação e desliga a climatização. A estratégia dispensa o acionamento manual, embora não identifique diretamente se ainda há pessoas no espaço.
Outra característica é a possibilidade de utilizar o Koala com aparelhos já instalados. Em vez de modificar motores ou circuitos internos, a plataforma envia comandos por meio de um dispositivo conectado à rede que reproduz as funções de um controle remoto convencional. Segundo os pesquisadores, a tecnologia já foi experimentada com aproximadamente dez marcas de ar-condicionado, mas sua compatibilidade com outros modelos ainda precisa ser ampliada e avaliada.
A contribuição do artigo premiado, porém, vai além do controle da temperatura e da economia de eletricidade. Intitulado From Deployment to Operation: A Reproducible IoT Testbed for Smart-Building HVAC with OTA and Observability, o estudo apresenta uma infraestrutura experimental concebida para facilitar a instalação, o gerenciamento e a manutenção de dispositivos conectados em edifícios inteligentes.
Na prática, isso significa que os pesquisadores podem acompanhar o desempenho dos equipamentos, identificar problemas de funcionamento e atualizar seus programas remotamente. Se dezenas de sensores estiverem distribuídos por diferentes salas, por exemplo, não será necessário conectar um cabo a cada um deles para realizar uma atualização de software.
A estrutura também é modular, permitindo incorporar novos dispositivos e funcionalidades sem reconstruir todo o sistema. Essa flexibilidade abre caminho para investigar estratégias mais avançadas de controle, incluindo o uso futuro de técnicas de inteligência artificial e aprendizado de máquina. O desenvolvimento da tecnologia faz parte de uma linha de pesquisa iniciada em 2019, voltada ao gerenciamento de equipamentos instalados em ambientes universitários. Para o professor Estrella, um dos desafios foi demonstrar que sistemas de automação podem ser implementados com recursos relativamente simples e adaptados a diferentes necessidades. “Digamos que a gente venceu uma barreira para mostrar e tornar evidente que isso é factível e com baixo custo”, afirma o professor.
Maior conforto térmico
Apesar dos resultados positivos, a economia registrada ainda está restrita às condições experimentais do laboratório. A equipe pretende levar a plataforma para uma sala de aula do ICMC, onde poderá avaliar seu funcionamento em um ambiente com maior circulação de pessoas e diferentes padrões de utilização dos equipamentos.
Outro ponto que deverá ser aprofundado é o conforto térmico. Embora os testes tenham mantido a temperatura dentro de uma faixa preestabelecida, ainda não foi realizada uma avaliação sistemática da percepção dos usuários, aspecto importante para verificar como a automação pode equilibrar economia de energia e condições adequadas de permanência nos ambientes. A tecnologia ainda está em fase de pesquisa. Segundo Júlio, sua transformação em produto dependerá de parcerias e investimentos, além da ampliação dos testes para outros ambientes.
As possibilidades de aplicação também motivam pesquisas em outras áreas. Em colaboração com o Instituto de Arquitetura e Urbanismo (IAU) da USP, em São Carlos, o grupo investiga como o monitoramento ambiental pode ajudar a avaliar, por exemplo, se a ventilação natural é suficiente ou se é necessário ligar o ar-condicionado. Outra frente, em parceria com a Universidade Federal de Lavras (UFLA), prevê o uso da mesma arquitetura para monitorar parâmetros relacionados ao solo e à produção de café.
Para o professor do ICMC, além de comprovar a eficiência e o baixo custo da tecnologia, é fundamental garantir que ela continue funcionando adequadamente ao longo do tempo. “Mais importante do que desenvolver a solução, calibrar, mostrar que o custo é baixo, que o benefício é a longo prazo, é manter isso em funcionamento”, ressalta Estrella.
Além de Marques e do professor Estrella, assinam o artigo os estudantes Pedro Porto Teixeira, Renan Correia Monteiro Soares, Felipe Tavoni e Vitor Alexandre. A pesquisa contou com apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) e do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).
O artigo From Deployment to Operation: A Reproducible IoT Testbed for Smart-Building HVAC with OTA and Observability está disponível on-line.
A dissertação Koala: uma arquitetura IoT reativa e multiprotocolo para controle de climatização em smart buildings, de Lucas de Souza Marques, pode ser consultada neste link.
Fonte: Jornal da USP.
