INSTITUIÇÃO DE VÍNCULO E DE DESENVOLVIMENTO DA PESQUISA:
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL
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SIRAG – SISTEMA DE REDIRECIONAMENTO DE ÁGUA EM
AQUECEDORES A GÁS DE PASSAGEM
AUTOR: CLEITON CRISTIANO SPANIOL
ORIENTADOR: JOSÉ LUIS DUARTE RIBEIRO
Porto Alegre, junho de 2010
2
1 INTRODUÇÃO
A água é um recurso natural imprescindível para a sobrevivência do homem na
Terra. Sem ela não seria possível a existência de vida no planeta. Sendo assim, é
importante o cuidado para não poluir e não desperdiçar as reservas de água doce.
Atualmente discute-se o problema de uma iminente escassez de água no mundo.
Projeta-se que, no ano de 2050, 18% da população mundial irá sofrer de severa escassez
de água.
O uso racional da água é uma ação que depende diretamente da consciência
ambiental dos usuários. Muitas vezes, os usuários não percebem situações onde seria
possível diminuir o gasto excessivo. Exemplos comuns são os banhos demorados e a
lavagem de calçadas. Paralelamente, técnicos e engenheiros, podem não aproveitar
oportunidades onde pequenas mudanças no projeto hidro-sanitário poderiam resolver ou
diminuir desperdícios considerados naturais, mas que poderiam ser evitados. Um destes
exemplos simples de desperdício motivou o projeto descrito neste texto: a água
desperdiçada no início de banhos controlados por sistemas de aquecimento a gás de
passagem. Enquanto o usuário aguarda a água atingir a temperatura ideal de banho,
muitos litros de água potável tratada vão para o ralo, sem que seja feito nenhum uso da
mesma.
Este trabalho apresenta uma solução para este problema, detalhando dois
sistemas que aliam conforto e uso racional da água. Trata-se de uma alternativa
ecológica para os usuários de aquecedores de água a gás.
1.1 Justificativa
Considerando a iminência de escassez de água no mundo e a necessidade de
estruturar alternativas para evitar o desperdício de água potável, resolveu-se estudar um
processo que elimine o desperdício de água no início de banhos em que a temperatura
da água é controlada por sistemas de aquecimento a gás de passagem.
1.2 Problema
Chuveiros cujo sistema de aquecimento é a gás de passagem usualmente
conduzem a um desperdício substancial de água tratada no início do banho.
3
1.3 Hipóteses
É possível criar um sistema que evite o desperdício de água tratada que
aconteceria no início de banhos controlados por sistema de aquecimento a gás de
passagem.
1.4 Objetivo
Construir e detalhar um sistema capaz de eliminar o desperdício de água tratada
do início de banhos controlados por sistema de aquecimento a gás de passagem.
4
2 REFERENCIAL TEÓRICO
2.1 Situação da água no mundo
No âmbito dos problemas ambientais que a humanidade vem enfrentando, a falta
de água doce, principalmente em países em desenvolvimento, é o mais preocupante.
Recentemente a ONU declarou que 2,7 bilhões de pessoas irão sofrer severa falta de
água até 2025. Essa constatação é conseqüência das estimativas de crescimento da
população mundial, que deve aumentar dos atuais 6 bilhões de habitantes para 9 bilhões
de pessoas em 2050. A quantidade de água doce na terra não ultrapassa 3% de toda a
água contida no planeta, e apenas 1% está disponível para consumo humano. Estima-se
que 1,2 bilhão de pessoas bebam água imprópria para o consumo e mais de 5 milhões de
pessoas morrem todos os anos de doenças relacionadas a esta ingestão.
Em 2025, pela primeira vez o consumo de água deve igualar os recursos
disponíveis. A partir desta data, os 8 bilhões de pessoas necessitarão consumir mais
água do que aquela que a natureza fornece, e terão de arcar, conseqüentemente, com
todos os impactos negativos nas áreas de abastecimento de água potável. As
perspectivas para este século indicam um cenário de escassez da água.
Tabela 1 – Situação da água no mundo
Previsões
1999
2050
População Mundial
6 bilhões
9,4 bilhões
Suficiência
92,00%
58,00%
Insuficiência
5,00%
24,00%
Escassez
3,00%
18,00%
(revista veja, dez 1998)
Segundo Macedo (2001), o novo século traz a crise da falta de água, e o homem
precisa discutir o futuro da água e da vida. Nos últimos 20 anos, o consumo por
habitante de água dobrou no Brasil e a expectativa é de que dobre outra vez nos
próximos 20 anos. Contudo, a disponibilidade de água por habitante atualmente é três
vezes menor do que em 1950.
5
Desperdício é aquela ação pela qual se gasta sem proveito, se esbanja, se usa mal
ou se desaproveita. Portanto, a referência ao desperdício da água está associada a um
conjunto de ações e processos através dos quais os seres humanos gastam sem proveito,
esbanjam ou usam mal a água. Desperdiçar água indica falta de clareza sobre a
importância
fundamental
deste
valioso
recurso
para
nossa
sobrevivência.
Conforme orienta o Departamento Municipal de Água e Esgotos, há algumas
formas de se evitar o desperdício nas práticas comuns do cotidiano. São elas:
1-Evite lavar calçada e carros com água corrente. Use baldes.
2-Feche a torneira quando for escovar os dentes. Poupe 20 litros diários no
mínimo.
3-Ao deixar a torneira pingando, o desperdício é de 46 litros de água por dia.
4-Quando lavar a louça, só abra a torneira na hora de enxaguar. A economia é de
20 litros por dia.
5-Evite banhos demorados e sempre desligue o chuveiro para se ensaboar.
Analisando estas orientações percebe-se que o cuidado com a água não deve se
restringir a situações onde o gasto é evidente. Deve-se atentar, também, as ações
simples do dia a dia, que, ao final do mês, podem gerar um consumo acumulado
considerável.
2.2 Projeto de Lei
Pesquisando as iniciativas para evitar o desperdício de água, motivação principal
do presente trabalho e sistema desenvolvido, encontra-se um projeto de lei, aprovado
em 2007 no Estado do Paraná que prevê e regulamenta algumas medidas de prevenção e
combate ao desperdício nas edificações da cidade de Curitiba. O artigo 5 em especial se
aplica ao texto aqui escrito. Ele prevê que, nas ações de conservação e uso racional da
água nas edificações, serão utilizados aparelhos e dispositivos economizadores de água,
citando como exemplo chuveiros e lavatórios de volumes fixos de descarga. Nota-se na
descrição de dispositivos economizadores de água um claro paralelismo com o sistema
proposto e descrito neste texto, assim como a preocupação governamental em criar
medidas legais que visam a sustentabilidade dos recursos hídricos, regulamentando
ações de simples execução para evitar o consumo desnecessário de água, caracterizado
como desperdício.
6
2.3 Funcionamento do aquecedor de água a gás de passagem
Fora do Brasil, e agora iniciando aqui também, o aquecimento da água é
realizado basicamente por aquecedores de água a gás de passagem É um equipamento
que é interposto entre a água que vem da caixa d’água e a ducha do box. Sua potência é
maior que a do chuveiro elétrico, propiciando assim banhos com maior vazão e maior
conforto. Contudo, esses sistemas, se não forem utilizados conscientemente, também
podem conduzir a maiores desperdícios.
Os aquecedores de água a gás de passagem aquecem a água gradualmente, à
medida que esta passa pelo aparelho. O aquecimento ocorre através da passagem da
água por um sistema de serpentina disposta ao redor de uma câmera de combustão, não
exigindo reservatório de acumulação. Este sistema fornece água quente a uma
temperatura regulável e a um custo inferior ao da energia elétrica.
O acionamento é feito pela abertura dos registros ou misturadores de água, que
fazem com que o aparelho comece imediatamente a funcionar, automaticamente,
gerando água quente para todos os ramais disponíveis da casa ou apartamento. Seu
funcionamento é simples, embora incorpore alguma tecnologia, podendo ser resumido
conforme os itens abaixo descritos:
• Pela passagem de água fria, no interior da Válvula de Água, pressiona-se um
diafragma de borracha, que aciona a Válvula de Gás (solenóide).
Simultaneamente
é
enviado
um
sinal
para
a
Unidade
de
Comando Eletrônico (UCE) que dispara faíscas (centelhamento), produzindo a
queima na Câmara de Combustão.
• A água continua seu trajeto ao redor do Trocador de Calor (serpentina), onde é
aquecida no nível desejado e segue até a saída de água quente, onde será
coletada pelo ramal (tubulação) e distribuída pelos pontos de uso existentes.
Durante este trajeto no interior do equipamento, Sensores monitoram o fluxo da
água e verificam se há chama (o gás é cortado na ausência da chama) e não
permitem o super aquecimento do equipamento (em função do controle
propiciado pelo termostato), garantindo a segurança do funcionamento.
A água concentrada nos canos entre o aquecedor e chuveiro chega ainda fria ao
usuário. Adicionalmente, a água das primeiras passagens no aquecedor não está
7
suficientemente aquecida pelo sistema para o banho, caracterizando volumes que não
serão aproveitados para o banho.
Figura 1: Componentes do aquecedor
2.4 Termostato Digital
O termostato é um dispositivo destinado a manter constante a temperatura de um
determinado sistema, através de regulação automática. O termostato é um instrumento
criado em 1915 que tem a função de impedir que a temperatura de determinado sistema
varie além de certos limites preestabelecidos. Um mecanismo desse tipo é composto,
fundamentalmente, por dois elementos: um indica a variação térmica sofrida pelo
sistema, que é chamado elemento sensor; o outro controla essa variação e corrige os
desvios de temperatura, mantendo-a dentro do intervalo desejado.
8
Exemplo de elemento sensor são as tiras bimetálicas, constituídas por metais
diferentes, rigidamente ligados e de diferentes coeficientes de expansão térmica. Assim,
quando um bimetal é submetido a uma variação de temperatura, será forçado a curvarse, pois os metais não se dilatam igualmente. Esse encurvamento pode ser usado para
estabelecer ou interromper um circuito elétrico, que põe em movimento o sistema de
correção. Outro sistema utilizado é o elétrico, tendo a resistência do fio como elemento
sensor. O termostato utilizado no sistema proposto neste texto é um digital (figura 2),
que possui como elemento sensor a resistência de um fio, e que no sistema é utilizado
para detectar a temperatura programada no mesmo e regular, a partir desta informação,
uma válvula de 3 vias, descrita abaixo. A escolha se deu pelo fácil ajuste e instalação,
bem como seu baixo custo.
Figura 2: Termostato Full gauge Auto PID plus
2.5 Válvula Solenóide de 3 vias
Esta válvula funciona basicamente com uma entrada de água e duas saídas: uma
normalmente aberta (NA) e uma normalmente fechada (NF). A abertura e fechamento
das saídas se dão por comandos elétricos, visto que se trata de uma válvula solenóide.
2.5.1 Solenóides
Segundo Stewart (2002) “os solenóides freqüentemente são usados para operar
válvulas; um solenóide é um dispositivo elétrico que converte energia elétrica em
movimento e força em linha reta”. É através de um solenóide que é operada a válvula
utilizada na confecção do sistema.
Um solenóide consiste em uma bobina de fios metálicos mantida em torno de
um carretel de ferro doce. A força desenvolvida é aumentada quando o êmbolo do
solenóide atinge a extremidade de seu curso no solenóide do tipo puxar. O curso do
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êmbolo de um solenóide é bem pequeno. São utilizados também para acionar um
operador mecânico que, por sua vez, aciona o mecanismo de válvula. Os solenóides
podem ser ligados diretamente ao mecanismo de válvula. As peças mais importantes de
um solenóide são a bobina, a moldura e o êmbolo.
A bobina consiste de um fio enrolado ao redor de uma superfície cilíndrica.
Quando a corrente elétrica circula através do fio, gera uma força eletromagnética no
centro da bobina solenóide, que aciona o êmbolo, abrindo ou fechando a válvula.
O corpo da válvula contém um dispositivo que permite a passagem ou não do fluido,
quando a haste é acionada pela força eletromagnética da bobina. O pino é “puxado”
para o centro da bobina por esta força, permitindo assim a passagem do refrigerante.
Quando a bobina é desenergizada o processo contrário ocorre, pois o peso do pino em
conjunto com a força da mola instalada na parte superior da válvula faz com que volte a
bloquear a passagem do fluxo através da válvula.
A válvula solenóide pode ser dividida em Ação Direta ou Ação Indireta (operada
por piloto). O tipo de aplicação determina a utilização de cada uma delas. A válvula de
ação direta é utilizada para baixas capacidades e pequenos tamanhos de orifício de
passagem. O sistema operado por piloto é utilizado em válvulas de grande porte pois
elimina a necessidade de bobinas e pinos maiores.
No sistema proposto neste texto, o comando elétrico responsável por energizar o
solenóide da válvula advém do termostato, que por sua vez emite o mesmo a partir do
controle da temperatura da água.
Figura 3: Esquema indicativo da energização de um solenóide
10
2.5 Temporizador
Um temporizador é um dispositivo capaz de medir a passagem do tempo, sendo
um tipo de relógio especializado. Ele pode ser usado para controlar a sequência de um
evento ou processo. Temporizadores podem ser mecânicos, eletromecânicos ou digitais.
O temporizador utilizado para construção do sistema é explicado abaixo, montado
especificamente para utilização neste projeto, e cuja foto se encontra no Anexo 1.
Trata-se de um aparelho eletrônico, que quando energizado, começa uma
contagem regressiva de um tempo pré estabelecido em um trimpot (potenciômetro
ajustável). O trimpot controla o acionamento de duas saídas de energia, através da carga
de um capacitor, representadas no sistema pelas vias da válvula solenóide. Enquanto o
tempo esta em contagem, a saída um é energizada; assim que passado o tempo pré
estabelecido, inverte a posição das saídas através de um relé.
2.6 Fluxostato
Segundo o catálogo de produtos da empresa Caleffi, o fluxostato é utilizado
sempre que se torna necessário detectar a presença ou a ausência de fluxo em variados
tipos de instalações:
• Instalações de aquecimento;
• Instalações de climatização;
• Instalações hidros-sanitárias com permutadores de calor de produção instantânea
de água quente;
• Instalações de tratamento de água;
• Sistemas e instalações industriais, em geral.
Desempenha as seguintes funções:
• Ativação de dispositivos de sinalização;
• Ativação de dispositivos de alarme;
• Regulação de aparelhagens para dosagem de aditivos na água.
O aparelho é fornecido com uma série de lamelas, para serem usadas com os
diferentes diâmetros de tubo, especificamente dimensionados para permitir uma fácil
instalação e uma perda de carga mínima. O fluxostato é instalado na tubulação em
11
posição horizontal, se possível, e considerando o sentido de fluxo indicado na parte
externa do corpo.
No sistema proposto neste texto, o fluxostato indica a passagem de corrente de
água no encanamento para acionar o temporizador, ou seja, ele ativa outro dispositivo
na presença de fluxo.
12
3. METODOLOGIA
Descreve-se aqui a metodologia utilizada para coleta de dados que confirmam a
importância do sistema proposto, assim como os detalhes da construção do sistema.
3.1 Cálculo das medições de desperdícios
A fim de quantificar o desperdício, realizou-se em diversas residências testes do
desperdício de água tratada no início de banhos controlados por aquecedores a gás de
passagem. O dispositivo de testes elaborado é composto por um galão com capacidade
de armazenamento de 20 litros, um cano de 2 metros de altura, um funil e um
termômetro (Anexo 2). O dispositivo era posicionado logo abaixo da saída de água.
Quando o registro era acionado, a água fria do encanamento, acrescida da água das
primeiras passagens do aquecedor, caia dentro do funil e conseqüentemente no galão.
Este tinha uma escala de leitura que proporcionava a posterior verificação da quantidade
detida no mesmo. À medida que a água ia aquecendo, este aquecimento era
acompanhado por um termômetro inserido em um pequeno furo do funil. Quando a
água chegava em 35°C, temperatura apropriada para o banho, o dispositivo era retirado
e podia-se então realizar a leitura do desperdício através da água armazenada no galão.
Abaixo segue tabela com os resultados.
Tabela 2 – Gasto nas residências
Residências
Volume de desperdício em
Número de moradores
litros
A
9,35
4
B
12,17
3
C
9,25
2
D
15,0
5
E
5,5
3
F
9,5
2
G
16,0
3
H
23,0
4
13
Para explicar a diferença nos níveis de desperdício observados, é importante
salientar que a quantidade do desperdício de água varia de acordo com a distância entre
o aquecedor e o chuveiro. Isto porque a água desperdiçada é representada por aquela
que se concentra nos canos entre e aquecedor e chuveiro e que, conseqüentemente, não
é aquecida pelo sistema. Também deve ser considerado o tempo que o aquecedor leva
para aquecer a água na temperatura regulada para o banho, o que implica em mais
algum tempo de água fria e, conseqüentemente, de desperdício.
3.2 Pesquisa
A fim de avaliar a aceitação de um sistema que visa diminuir o desperdício de
água, foi realizada uma pesquisa com 50 pessoas, cujas questões estão explicitadas no
Anexo 3. Indagados sobre a preocupação com a questão ambiental, a unanimidade dos
pesquisados declarou estar preocupado, em particular com a questão da água. Destes, 48
% possui sistema de aquecimento a gás e 60 % tem consciência do desperdício de água
ocasionado por ele, problema que pode ser resolvido com o uso do sistema descrito
neste trabalho. Entre os pesquisados, 98 % estão dispostos a fazer um investimento em
um produto para economizar água. Com relação ao valor aceitável para este
investimento, as respostas concentraram-se na faixa de R$ 200,00 a R$ 300,00
(conforme visto na Figura 4). Já para a instalação, 74 % disseram que estariam
dispostos a realizar algum tipo de reforma no seu banheiro.
Assim, a pesquisa reflete que as pessoas têm preocupação com a questão da água
e estão dispostas a investir em um produto que possa reduzir o desperdício. Além disto,
serve como parâmetro para desenvolver o sistema com custos que estejam na faixa de
valores apontados pelos pesquisados como sendo possíveis de investimento.
14
Figura 4: Investimento que os entrevistados estariam dispostos a fazer em um sistema
de redução de desperdício de água
3.3 Desenvolvimento do sistema Válvula - Termostato
O sistema destina-se a resolução do problema de desperdício de água fria no
início do banho. Seguindo esta linha de raciocínio, partiu-se do princípio de que o
funcionamento do mesmo teria como restrição permitir que a água saísse no chuveiro
apenas quando a mesma já estivesse na temperatura ideal de banho. Assim, os materiais
e o projeto hidráulico foram pensados de forma a satisfazer a referida condição.
A solução encontrada foi a construção de um sistema que redireciona a água fria,
ou ainda em temperatura abaixo da considerada ideal para o banho, para o reservatório
da residência ou do prédio. Desta forma, se consegue o acúmulo da água antes
desperdiçada, proporcionando a possibilidade de um posterior aproveitamento da
mesma para quaisquer fins desejáveis, visto que a mesma, em virtude de não ter sido
utilizada ou passado por qualquer outro ambiente que não o encanamento da residência,
continua potável.
Para o redirecionamento de água, a solução encontrada foi a utilização de uma
válvula de três vias, que possibilita a entrada da água por uma via e as outras duas vias
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são utilizadas para controle do fluxo. Esta válvula é interligada a um termostato digital e
funciona basicamente com uma entrada de água e duas saídas: uma normalmente aberta
(NA) e uma normalmente fechada (NF). A abertura e fechamento das saídas se dão por
comandos elétricos. Na construção do sistema, possui a entrada ligada ao encanamento
proveniente do aquecedor a gás, e outras duas vias ligadas ao encanamento de
redirecionamento, que encaminha a água para o reservatório da residência, e para o
chuveiro, que permite a saída de água para o banho. A figura abaixo representa a
ligação elétrica a ser realizada entre o termostato e a válvula, já representada a ligação
com a lâmpada, melhor explicada no item 3.3.1.
Figura 5: Ligação elétrica entre o termostato e a válvula
O termostato, como definido no referencial teórico, tem como função no
sistema controlar a temperatura da água de forma que, enquanto a água estiver em uma
temperatura abaixo da programada, a mesma será direcionada para a via da válvula que
encaminha a mesma para a caixa d’água da residência.
Para interligar esses dois componentes, foi necessário auxílio de um T, que pode
ser melhor visualizado na Figura 7, que possibilita o contato do sensor de temperatura
do termostato com o fluxo de água. Para a água chegar até o destino desejado, foi
necessário adicionar encanamentos e um joelho na saída da válvula. A fim de facilitar o
controle da temperatura e redirecionar o maior volume possível de água fria, o sistema
foi projetado para ser instalado dentro do banheiro, próximo da saída de água do
16
chuveiro. O esquema de instalação, considerando a estrutura de uma residência, é
mostrado na Figura 6.
Figura 6: Esquema de instalação
O sistema funciona da seguinte forma: ele é instalado na parte anterior a saída de
água na ducha, sobreposta na parede. A entrada de água se dá pela extremidade inferior
do “T”, advinda do aquecedor. Nas duas outras extremidades estão o sensor do
termostato e a conexão com a válvula, feita com a ajuda de adaptações. O termostato faz
o controle da temperatura: enquanto a água não atinge a temperatura pré-estabelecida
como a ideal para o banho, a saída da válvula (NA), que vai em direção ao reservatório
de água da residência, fica aberta. No momento em que a água está satisfatoriamente
aquecida, o termostato, por meio de comandos elétricos, fecha a passagem direcionada
ao reservatório e libera a passagem para a ducha. O desenho dos componentes
interligados se encontra explicitado no desenho feito em um software 3D que segue
abaixo. O sistema é de simples montagem e seus componentes são facilmente
encontrados no mercado.
17
Saída para o
reservatório
Saída para
o chuveiro
Entrada
de água
Figura 7: Componentes do sistema
De forma a atender o maior número de residências/apartamentos possíveis,
foram desenvolvidas duas diferentes formas de montagem entre o termostato, T e a
válvula. Isso em função dos estudos realizados quanto a instalação dos mesmos nas
residências, nos quais se chegou a conclusão de que para residências em construção, o
sistema poderia ser instalado internamente na parede do banheiro, devidamente incluso
no projeto hidráulico da planta. Já para residências acabadas, recomenda-se a instalação
externa do sistema, visto que quebrar a parede do banheiro acarretaria maiores custos
com material e mão de obra. Dessa forma, o Anexo 4 e Anexo 5 mostram as duas
formas de montagem que englobam as possibilidades de instalação do sistema em
residências/apartamentos em construção, assim como em residências apartamentos
acabados, respectivamente. A diferença é simplesmente na posição do T, que possibilita
as duas possibilidades.
A figura 7 retrata o sistema com possibilidade de instalação externa, onde a via
do T é acoplada a saída do chuveiro, não havendo necessidade de quebrar a parede,
existindo somente uma saída direcionada para o reservatório da residência.
18
3.3.1 Esquema da instalação elétrica
Considerando que o termostato tem de ser ativado, foi elaborada uma ligação
elétrica de modo que, ao entrar no banheiro e ligar o interruptor da luz, automaticamente
o aparelho é ativado. Isso evita um possível esquecimento do usuário ou mesmo uma
demora para utilizar o aparelho, considerando que o mesmo demora alguns segundos
para funcionar. O fato de o termostato ser ativado não implica que precisa ser utilizado.
Por ele gastar pouca eletricidade, não há problema em ligar a lâmpada do banheiro sem
utilizar o sistema.
Figura 8: Esquema da instalação elétrica
3.4 Desenvolvimento do sistema Fluxostato-Temporizador
Considerando a já citada restrição inicial de construir um sistema que não
permita a saída de água no banho antes que ela esteja na temperatura ideal para o
usuário, e a procura de diversos meios que venham a propiciar este resultado final,
idealizamos outro sistema constituído por um fluxostato e por um temporizador,
interligados a uma válvula de 3 vias.
Com estes componentes, o sistema funcionaria da seguinte forma: ao ligar o
registro de água, é liberada a passagem da mesma pelo encanamento. O fluxostato
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detecta este fluxo e, instantaneamente, emite um sinal elétrico para o temporizador. O
temporizador tem por função controlar a abertura e fechamento das vias da válvula. Por
tanto tempo quanto for conveniente, o temporizador controlará o redirecionamento da
água no sistema, deixando aberta a via que direciona a água para o reservatório. Passado
o tempo programado, o temporizador inverte o fechamento das válvulas, liberando a
passagem para a ducha.
Isso é útil, pois proporciona que seja feita, através de testes, uma estimativa de
tempo que cada residência leva para que a água aquecida pelo aquecedor de água a gás
de passagem esteja na temperatura ideal de banho. Assim, pode-se programar este
tempo detectado nos testes no temporizador e fazer com que, para cada banho, a água
fique sendo redirecionada até o momento estimado para que esteja na temperatura ideal.
A tabela abaixo indica os tempos detectados nos cálculos dos desperdícios de
espera para a água aquecer até a temperatura ideal. De posse destes dados de tempos,
programam-se os mesmos no temporizador e tem-se o intervalo de tempo de
redirecionamento necessário para o correto funcionamento do sistema.
Tabela 3 – Tempos estimados para redirecionamento
Residências
Volume de desperdício em
litros
Tempo (segundos)
A
9,35
35
B
12,17
45
C
9,25
35
D
15,0
55
E
5,5
25
F
9,5
38
G
16,0
60
H
23,0
90
20
A figura abaixo retrata o mesmo esquema de instalação do sistema anterior,
porém com a mudança dos componentes:
Figura 9: Esquema de instalação
21
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1 Custos do produto
Definidos os componentes do sistema, e realizada a compra, verificou-se que o
valor final, englobando materiais e mão de obra, se encontrou na faixa de valores
apontada pela maioria dos pesquisados como sendo aquela que estariam dispostos a
investir em um sistema economizador de água. As tabelas com os custos dos dois
sistemas propostos seguem abaixo.
Tabela 4 – Custos Termostato-Válvula
Componentes
Válvula de 3 vias
Termostato
"T" ¾
Joelho
Adaptações
Encanamento
Mão de obra
TOTAL
Preço (R$)
30,00
90,00
10,00
5,00
10,00
35,00
50,00
230,00
Tabela 5 – Custos Fluxostato-Temporizador
Componentes
Válvula de 3 vias
Temporizador
Fluxostato
Joelho
Adaptações
Encanamento
Mão de obra
TOTAL
Preço (R$)
30,00
30,00
100,00
5,00
10,00
35,00
50,00
260,00
4.2 Análise das contas de água
Com base nos resultados obtidos nas medições do desperdício, foi feita uma
análise em duas residências para verificar o quão representativo era o desperdício frente
ao consumo global de água nestas residências. Para tanto, foram feitos cálculos
utilizando dados extraídos da conta de água destas residências (o detalhamento dos
22
cálculos se encontra explicitado no anexo 6). Considerando o número de moradores das
residências estudadas e que os mesmos tomavam dois banhos por dia, foi possível
calcular a quantidade de água desperdiçada anualmente, assim como o gasto financeiro
representado pelo não aproveitamento da mesma.
Na residência B, foi constatado que o desperdício de água no início de banhos
controlados por aquecedores a gás de passagem representa aproximadamente 13% do
consumo anual de água da casa. Isso representa financeiramente R$ 85,29.
Considerando o menor dos custos do projeto, verifica-se que o sistema proposto neste
texto restitui o investimento em cerca de 3 anos, através do reaproveitamento da água
que seria descartada.
Os demais cálculos de retorno do investimento estão demonstrados na Tabela 6,
baseados nos custos das taxas das residências A e B, e considerando 2 banhos diários
por morador e o menor custo do sistema de R$ 230,00.
Tabela 6 – Tempo de retorno do investimento
Retorno do
Desperdício
Desperdício
investimento
Residência
por banho
Moradores
mensal (R$)
(meses)
A
9,4
4
7,18
32
B
12,2
3
7,01
33
C
9,3
2
3,55
65
D
15,0
5
14,40
16
E
5,5
3
3,17
73
F
9,5
2
3,65
63
G
16,0
3
9,22
25
H
23,0
4
17,66
13
23
5 CONCLUSÃO
Considerando o objetivo do projeto, a construção e detalhamento de um sistema
capaz de reduzir significativamente o desperdício de água tratada no início de banhos
controlados por aquecedores a gás de passagem, conclui-se, após a construção dos
protótipos e feitos os testes devidos, que houve êxito no trabalho, pois confirmou a
hipótese inicialmente proposta e atingiu-se o objetivo.
O sistema desenvolvido com o termostato, quando testado em uma estrutura que
simulava o funcionamento de um chuveiro (Anexo 5 e 7), se mostrou eficaz, permitindo
somente a saída de água no chuveiro quando esta atingisse a temperatura de 35°C, préestipulada como a ideal para o banho e programada no termostato. A montagem do
sistema é simples, assim como seu funcionamento. Para montar o sistema são
necessárias apenas algumas ferramentas e espaço apropriado, além de conhecimentos
básicos na área elétrica e hidráulica, para programar o termostato, fazer as ligações entre
este e a válvula e completar a instalação hidráulica.
O sistema desenvolvido com o temporizador e o fluxostato se mostrou
igualmente eficiente. Assim como o sistema descrito anteriormente, apresenta fácil
montagem e instalação.
O gasto financeiro representado pelo sistema montado e testado, se encontra
dentro da faixa de valores marcado pela maioria das pessoas pesquisadas como sendo o
valor que estariam dispostas a pagar por um sistema que reduzisse o desperdício de
água. Além disso, em função da economia de água, há uma economia financeira que irá
restituir o valor pago pelo sistema. Analisando os dados obtidos através das contas de
água, pode-se perceber que o desperdício que o sistema visa eliminar é significativo. Na
residência B, por exemplo, 13% do consumo anual de água é representado pelo
desperdício do início do banho.
Por fim, viu-se que, a partir de componentes simples é possível resolver um
problema específico de desperdício de água, conduzindo a vantagens financeiras e
contribuindo na solução de uma importante preocupação ambiental.
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6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
COMUSA – Companhia Municipal de Saneamento. Disponível em:
<http://www.comusa.com.br>. Acesso em: 10/07/2006
COSTA, Marco Antonio F. Metodologia da Pesquisa – Conceitos e Técnicas. São
Paulo: Editora Interciência. 2005
JUNG, Carlos Fernando. Metodologia Para Pesquisa e Desenvolvimento. Rio de
Janeiro: Axcel Books do Brasil. 2004
MACEDO, Jorge Antônio Barros. Águas e Águas. São Paulo: Varela Editora e
Livraria. 2001
OLIVEIRA, Luís Ernesto. Revista Ecologia e Desenvolvimento. Fevereiro de 2002
PIRES, Luiz Zini. Informe Especial do Jornal Zero Hora. 26 de outubro de 2006
SOARES, Paulo Roberto. Revista Ecologia e Desenvolvimento. Maio de 2005
STEWART, Harry L. Pneumática e Hidráulica. São Paulo: Editora Hemus, 3ª edição,
2002.
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ANEXO 1
Temporizador
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ANEXO 2
Dispositivo para medição do desperdício
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ANEXO 3
Pesquisa
1-Você tem preocupação com o futuro do meio ambiente, em particular com a água?
( )Sim
( )Não
2-Você possui sistema de aquecimento de água a gás em sua residência?
( )Sim
( )Não
3-Você tem consciência da quantidade de água desperdiçada, em litros, em um banho
cuja água provem de aquecedores a gás?
( )Sim
( )Não
4-Você faria investimento em um produto para economizar água?
( )Sim
( )Não
5-Em caso de resposta afirmativa na questão 4, quanto estaria disposto a gastar?
( ) 100 a 200 Reais
( ) 200 a 300 Reais
( ) 300 a 400 Reais
( ) 400 a 500 Reais
( ) 500 a 600 Reais
6-Colocaria seu banheiro em reforma por esta questão?
( )Sim
( )Não
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ANEXO 4
Sistema para Instalação Externa
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ANEXO 5
Sistema para Instalação Interna
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ANEXO 6
Análise da conta de água da residência A
Mês: 04/06/2006
Consumo: 25m³
Valor total: R$ 48,95
Preço pago por litro: R$ 0,001958
Valor total médio (6meses): R$ 60,05
Consumo médio (6meses): 30,67m³
Litragem desperdiçada: 9,35 litros
9,35 litros x 8 banhos x 365 dias = 27302 litros desperdiçados por ano
Consumo anual: 12 meses x 30,67m³ = 368040 litros por ano
Então 27302 litros representam 7,42% do consumo anual de 368040 litros;
Gasto financeiro no ano: R$ 720,60;
Gasto do desperdício: 0.001958 x 27302 litros = R$ 53,46
Então os R$ 53,46 representam 7,42% do gasto financeiro anual
Análise da conta de água da residência B
Mês: 06/06/2006
Consumo: 24m³
Valor total: R$ 77,41
Preço pago por litro: R$ 0,0032
Valor total médio (6meses): R$ 55,38
Consumo médio (6meses): 17,17m³
Litragem desperdiçada: 12,17 litros
12,17 litros x 6 banhos x 365 dias = 26652,3 litros desperdiçados por ano
Consumo anual: 12 meses x 17,17m³ = 206040 litros por ano
Então 26652,3 litros representam 12,94% do consumo anual de 206040 litros;
Gasto financeiro no ano: R$ 664,56;
Gasto do desperdício: 0.0032 x 26652 litros = R$ 85,29
Então os R$ 85,29 representam 12,9% do gasto financeiro anual
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ANEXO 7
Simulador de Testes