AVALIAÇÃO DO CONSUMO DE ÁGUA EM TORNEIRAS EM AMBIENTE UNIVERSITÁRIO
Bráulio Fabiano
Faculdade de Engenharia Ambiental
CEATEC - Centro de Ciências Exatas, Ambientais e de Tecnologias
braulio.f@puccampinas.edu.br
Antonio Carlos Demanboro
Sustentabilidade Ambiental das Cidades CEATEC - Centro de Ciências Exatas, Ambientais e
de Tecnologias
demanboro@puc-campinas.edu.br
Resumo: A região da bacia do Rio Piracicaba, local do estudo relatado, possui os recursos hídricos es- cassos, tanto em qualidade quanto em quantidade. O crescimento desordenado das cidades, somado com o grande desperdiçio, tanto da população como das empresas de saneamento, faz com que o consumo de água cresça demasiadamente, pressionando ainda mais as disponibilidades atuais. Em tal cenário, o uso de dispositivos poupadores de água tem gran- de destaque na busca de redução do consumo de água. O trabalho tem como objetivo comparar a au- tonomia de dispositivos hidro-sanitários presentes no mercado, analisando um dispositivo mecânico e ou- tro sensorial, em ambiente universitário. A leitura dos consumos de água por acionamento foi realizada utilizando dois sensores de fluxo RFBee v.1.1, que com o uso do transdutor G ½ Walter Flow, sensor modelo POW110D3B, gera pulsos a cada 28,5 ml. A topologia de rede consiste em dois nós, com o nó sensor sendo conectado aos transdutores de vazão, o qual recebe pulsos constantemente e armazena-os quando se usam as torneiras. As medições foram realizadas entre Abril e Junho de 2013. Os resulta- dos obtidos mostram que ambas as torneiras apre- sentaram consumo de água maior do que o necessá- rio. Apesar dos dispositivos poupadores de água consistirem em uma boa alternativa para a economia de água, estes devem estar instalados e acionados corretamente, para que seus propósitos não sejam alterados, como o tempo de cada acionamento e a vazão fornecida.
Palavras-chave: Dispositivos poupadores de água, escassez de água, consumo de água.
Área do Conhecimento: Sustentabilidade Ambien- tal das Cidades – Sustentabilidade Ambiental – CNPq.
1. INTRODUÇÃO
O artigo apresenta a viabilidade técnica e econômica de dispositivos poupadores de água, tendo como
premissa básica a redução do consumo de água nos equipamentos hidro-sanitários utilizados nos centros urbanos.
Parte-se da constatação que os recursos hídricos na região de estudo, a bacia do rio Piracicaba, são es- cassos tanto em termos quantitativos como qualitati- vos. A bacia dispõe de 55,09 m³/s de vazão firme, enquanto que no período de estiagem este valor diminui para 36,91m³/s. Segundo avaliações [1], a demanda prevista para 2020 é de 51,44m³/s, o que tornará a situação ainda mais crítica que atualmente.
Cidades como Americana, Sumaré e Hortolândia sofrem com a escassez de água em períodos de menor vazão.
Tais problemas ocorrem, inicialmente, pelo cresci- mento desordenado das cidades, o que faz com que a quantidade de água para abastecimento aumente.
Tem-se, ainda, um grande desperdício, tanto por parte da população quanto pelas empresas de sane- amento, o que faz maior pressão sobre as disponibi- lidades atuais [2].
Vê-se, assim, que medidas para a conservação das águas são necessárias, como observou [3] em várias escalas: “macro”, onde a ação é realizada em siste- mas ambientais e bacias hidrográficas; “meso”, refe- rente ao abastecimento público de água e coleta de esgoto; e, por fim, nível “micro”, que se refere às edificações.
Da mesma forma que a quantidade de água não é distribuída igualmente em todo o território, o seu consumo também é desigual. Isso ocorre devido a fatores culturais, climáticos, educacionais, econômi- cos, entre outros. A população consome, em média, 150 litros de água por dia, mas tais valores podem sofrer variação, já que em grandes centros urbanos o consumo de água pode chegar a valores maiores que 200 litros por dia, sem considerar as perdas nos sistemas de distribuição [3].
Diante de tais problemas, as buscas por alternativas para diminuição do consumo de água tornam-se cada vez mais necessárias. Atitudes como captação de água das chuvas, o reuso de água, entre outros,
tanto na área industrial, como na comercial e resi- dencial, podem promover uma redução na quantida- de de água utilizada [4].
Neste contexto, o uso de equipamentos poupadores de água tem um papel de destaque na redução do consumo per capita de água.
São avaliados, neste artigo, o consumo de água em torneiras de acionamento manual e automático, em ambiente universitário.
2. METODOLOGIA
Foram utilizados dois sensores de fluxo de água, que mediram as vazões de duas torneiras: uma com acionamento manual e a outra com sensor de acio- namento, sendo ambas instaladas em um banheiro masculino, situado no andar superior dos laborató- rios do Campus I da Pontifícia Universidade Católica de Campinas. Os sensores RFBee v.1.1; foram esco- lhidos por possuírem a arquitetura do microcontrola- dor mais fácil para realizar a conexão com a maioria dos transdutores de vazão existentes no mercado.
Além do microcontrolador, o RFBee possui transcep- tor CC1101, o qual pode ser programado na mesma IDE (Integrated Development Environment) do Ardui- no.
Para a programação do RFBee, utilizaram-se as bibliotecas do Radiuino, que possuem compartimen- tadas todas as funções em módulos, o que torna sua compreensão e o desenvolvimento de aplicações, mais fáceis. O Radiuino é licenciado segundo os termos da GNU Library or Lesser General Public License version 2.0 (LGPLv2).
Quanto ao transdutor, foi utilizado para realizar a coleta de vazões das torneiras o G ½ Walter Flow, sensor modelo POW110D3B. Trata-se de um apare- lho que gera pulsos a cada 28,5 ml (valor obtido através de testes de bancada).
Já a topologia da rede foi composta por dois nós, onde o nó sensor foi conectado aos transdutores de vazão, recebendo pulsos constantemente e armaze- nando-os quando as torneiras eram utilizadas. O nó base, por sua vez, foi conectado ao computador, requisitando os dados de vazão ao nó sensor, sendo respondidos através dos pulsos armazenados. Re- cebidos pelo nó base, os pulsos são retransmitidos ao computador, onde há a conversão em valores correspondentes em mililitros, armazenando-os em arquivos, indicando a data e hora em que foram re- cebidos. Dessa forma, é possível avaliar o volume utilizado a cada acionamento de cada uma das tor- neiras.
A coleta de dados foi realizada durante dois meses, entre abril e junho de 2013. Após o fim da coleta, os dados foram então tabulados e a partir dos valores obtidos, calculou-se a vazão média a cada uso das torneiras.
As Figuras 1 a 3 mostram os dispositivos utilizados, os sensores e o formato de saída das leituras reali- zadas.
Figura 1. Torneiras e sensores intalados para realiza- ção da medição.
Figura 2. Dados da leitura realizada pelo software Radiuino.
Figura 3. Transdutor de vazão [5].
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
As medições foram realizadas em um banheiro mas- culino localizado no prédio do CEATEC, na Pontifícia Universidade Católica de Campinas. Buscou-se es- tudar a viabilidade técnica e econômica de torneiras poupadoras de água. As medições foram realizadas entre Abril de 2013 e Junho do mesmo ano. Os da- dos foram separados mensalmente, medindo-se o volume de água e o tempo utilizado em cada acio- namento. As torneiras diferiam de sua forma de uso:
uma possuía acionamento mecânico (podendo-se controlar a vazão de água desejada), enquanto a outra era acionada sensorialmente (pela aproxima- ção da mão).
Figura 4. Relação do volume x tempo de cada aciona- mento da torneira sensorial em Abril/2013.
É possível verificar que o consumo de água não sofreu grandes variações, como pode ser observado na Figura 4. No mês de Abril/2013, a vazão média da série medida foi de 96,84 mL/s, com desvio padrão de 26,82%. Deste modo, a torneira consumiu apro- ximadamente 6 litros de água/minuto, valor muito alto se comparado a meta dos fabricantes que se situa entre 1,5 a 2,5 mL/s.
Figura 5. Relação do volume x tempo de cada aciona- mento da torneira sensorial em Maio/2013.
O mês de Maio/2013 apresentou comportamento uniforme, como pode ser observado pela Figura 5.
Os valores médios e o desvio padrão sofreram um ligeiro aumento, sendo 102,26 mL/s e 39,66%, res- pectivamente. No entanto, o consumo de água da torneira permaneceu em aproximadamente 6 litros por minuto.
y = 106,31x - 116,67 R² = 0,8678
0,00 500,00 1000,00 1500,00 2000,00 2500,00
0 10 20 30
Volume (mL)
Tempo (s)
Volumes medidos em cada acionamento
Abril/2013
VOLUME (mL)
Linear (VOLUME (mL))
y = 105,94x - 28,842 R² = 0,9381
0,00 500,00 1000,00 1500,00 2000,00 2500,00 3000,00 3500,00 4000,00
0 20 40
Volume (mL)
Tempo (s)
Volumes medidos em cada acionamento
Maio/2013
VOLUME (mL)
Linear
(VOLUME (mL))
Figura 6. Relação do volume x tempo de cada aciona- mento da torneira sensorial em Junho/2013.
O consumo no mês de Junho/2013 permaneceu semelhante aos meses anteriores, com um consumo médio de 100,32 mL/s e desvio padrão de 12,69%, o que mostra uma baixa variação nas vazões medidas.
Uma menor quantidade de dados para tal mês pode ter contribuído para um menor desvio padrão. Con- tudo, o volume de água consumida (como já consta- tado pela vazão média) manteve-se em torno de 6 litros/minuto.
Paralelamente à análise da torneira sensorial, o mesmo foi realizado com a torneira mecânica, cujos valores são apresentados nas Figuras 7 a 9.
A torneira mecânica apresentou vazão média de 59,8 mL/s, enquanto o desvio padrão foi de 32,58% em Abril/2013 (figura 7). A vazão foi inferior ao das tor- neiras sensoriais, mas para um dispositivo poupador de água ainda é elevada, já que o volume de água consumido é de aproximadamente 3,5 litros por mi- nuto.
Figura 7. Relação do volume x tempo de cada aciona- mento da torneira mecânica em Abril/2013.
Figura 8. Relação do volume x tempo de cada aciona- mento da torneira mecânica em Maio/2013.
y = 95,128x + 26,244 R² = 0,9409
0,00 200,00 400,00 600,00 800,00 1000,00 1200,00 1400,00 1600,00 1800,00
0 10 20
Volume (mL)
Tempo (s)
Volumes medidos em cada acionamento
Junho/2013
VOLUME (mL)
Linear (VOLUME (mL))
y = 60,459x + 2,0018 R² = 0,9587
0,00 500,00 1000,00 1500,00 2000,00 2500,00
0 20 40
Volume (mL)
Tempo (s)
Volumes medidos em cada acionamento
Abril/2013
VOLUME (mL)
Linear (VOLUME (mL))
y = 54,602x + 29,863 R² = 0,93
0,00 1000,00 2000,00 3000,00 4000,00 5000,00 6000,00
0 50 100
Volume (mL)
Tempo (s)
Volumes medidos em cada acionamento
Maio/2013
VOLUME (mL)
Linear (VOLUME (mL))
A vazão média no mês de Maio/2013 (Figura 8) foi ligeiramente inferior à encontrada no mês anterior (58,12 mL/s), com um desvio padrão também menor (20,14%). No entanto, tais valores pouco alteraram o consumo de água da torneira, o que ainda a deixa com um grande volume de água utilizado.
O mês de Junho/2013 apresentou a maior uniformi- dade, uma vez que seu coeficiente de correlação foi o maior encontrado. A vazão média foi de 55,19 mL/s, com um desvio padrão de 13,96%. Tal como nas outras análises, a vazão se manteve elevada (Figura 9).
Vê-se que em ambos os casos, as torneiras apresen- taram um consumo de água maior do que deveriam.
Para a torneira sensorial, alguns aspectos devem ser considerados em sua instalação para que haja uma economia no uso de água. Assim, o temporizador deve estar ajustado a um intervalo de tempo que condiz com sua vazão, já que em muitos casos esta não é suficiente para determinado intervalo de tem- po, sendo necessário um segundo acionamento, e muitas vezes não se utiliza todo o volume de água que este oferece. Em outros casos, ocorre o inverso.
A vazão é elevada para o tempo de um acionamento, o que leva a torneira a consumir um volume de água desnecessário, já que o consumidor não está utili- zando a torneira e esta continua a consumir água.
No caso da torneira mecânica, sua vazão varia de acordo com sua abertura. No entanto, sua vazão máxima deve ser regulada, para que ao ser aberta, esta não seja superior à necessária. Uma maior sen- sibilidade na regulagem da vazão também pode evi- tar desperdícios de água.
Outro fator relevante no consumo de água está na pressão em que esta sai da torneira. Não estando devidamente equilibrada, pode levar a consumos de água maiores do que necessário, seja liberando uma vazão maior (superior à necessária) ou menor (o que leva a um maior tempo de uso). Além disso, as tor- neiras são fabricadas para funcionarem em uma determinada faixa de pressão, tendo seu comporta- mento alterado fora desta faixa. Tem-se, ainda, a questão do conforto do usuário. Pressões elevadas podem dar a sensação de não higienização, o que levaria a um consumo maior de água.
O fato das torneiras economizadoras de água ainda possuírem preços altos, em torno de R$ 1.000,00, inviabiliza, muitas vezes, que estas sejam emprega- das.
Figura 9. Relação do volume x tempo de cada aciona- mento da torneira mecânica em Junho/2013.
Alternativas podem ser usadas para economizar água, como a inserção de pulverizadores. Tais dis- positivos liberam a água como em um chuveiro, além de ar, em vários feixes, mas sem perder o conforto.
Os pulverizadores podem oferecer menores vazões, de 30 ml/s, o que levaria a uma redução de consumo de água superior a 50%. Fabricantes de dispositivos poupadores de água têm utilizado pulverizadores atualmente, com vazões que variam de 1,5 a 2,4 l/min.
Avaliando o consumo de água no âmbito regional, vê-se que a redução do consumo de água é uma das poucas alternativas para a região – as bacias dos rios Piracicaba, Capivari e Jundiaí (PCJ). A utilização de dispositivos poupadores de água, nos domicílios, reduziria a quantidade consumida de água, e, con- sequentemente, a retirada de água da bacia. Em uma região que sofre com o estresse hídrico, agra- vado pela última estiagem de 2014, ações que bus- quem a economia de água são de extrema importân- cia. Apesar de muitas torneiras domésticas possuí- rem vazões muito maiores do que as encontras nas análises realizadas (ordem de 10 litros/min), a eco- nomia de água já seria muito menor pela adoção destes dispositivos.
As ações de caráter social também possuem rele- vância, uma vez que o consumo de água está ligado,
y = 56,116x + 9,4435 R² = 0,9757
0,00 500,00 1000,00 1500,00 2000,00 2500,00 3000,00 3500,00 4000,00 4500,00
0 50 100
Volume (mL)
Tempo (s)
Volumes medidos em cada acionamento
Junho/2013
VOLUME (mL)
Linear (VOLUME (mL))
entre outros fatores, ao comportamento do usuário perante este recurso. Projetos educacionais que problematizem a demanda de água, bem como a- ções para poupar o seu consumo, são importantes para atingirem tal propósito. As companhias de abas- tecimento de água podem, ainda, induzir a um menor consumo ao elevar as taxas de seus serviços.
4. CONCLUSÃO
O uso de dispositivos poupadores de água consiste em uma boa alternativa para a economia de água.
Deve-se ressaltar, no entanto, que tais dispositivos devem estar instalados corretamente, para que seus propósitos sejam atingidos. No caso de ambientes públicos, um estudo prévio pode auxiliar em uma padronização do consumo, levando às ações que diminuam o consumo de água.
Alternativas economicamente viáveis para atenuar o volume hídrico utilizado é a adoção de dispositivos acoplados às torneiras, como arejadores e pulveriza- dores, o que aumenta a quantidade de ar liberada junto com a água, diminuindo o consumo desta e proporcionando o mesmo conforto.
Empresas produtoras de dispositivos poupadores de água têm investido na modernização de seus produ- tos, mas ainda são caros. As empresas de sanea- mento poderiam subsidiar a instalação destes dispo- sitivos. Isto poderia ajudar a diminuir o gasto com tratamento de água e, é claro, aumentaria o acesso da população a este tipo de produto. O Estado tam- bém poderia realizar acordos que diminuíssem o custo de tais aparelhos.
Vê-se, também, a necessidade de leis que impo- nham uma vazão limite aos dispositivos. Sugere-se a adoção de valores inferiores a 5 litros/minuto. Isto proporcionaria uma redução do consumo, com refle- xos positivos sobre os recursos hídricos. As empre- sas de saneamento também podem contribuir para evitar o desperdício de água, com medidas para a redução do consumo. Tais ações não prejudicariam a saúde financeira da empresa, já que os gastos com
captação e tratamento de água sofreriam reduções com um menor volume captado.
5. AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem o Conselho Nacional de De- senvolvimento Tecnológico (CNPq) pelo apoio finan- ceiro, o FINEP e a Pontifícia Universidade Católica de Campinas pela disponibilização de recursos para a realização da pesquisa relatada.
6. REFERÊNCIAS
[1] CBH- PCJ (2009) - Comitê das Bacias Hidro- graficas dos Rios Piracicaba, Capivari e Jundiaí, Relatório da situação dos recursos hídricos, cap- turado online em 15/12/2013 de
<www.comitepcj.sp.gov.br>.
[2] Hafner, Ana Vreni (2007), Conservação e Reuso de Água em Edificações – experiências nacionais e internacionais [Rio de Janeiro] 2007 XVI, 161 p. (COPPE/UFRJ, M.Sc., Engenharia Civil). Dissertação – Universidade Federal do Rio de Janeiro.
[3] Santos, Daniel Costa dos et al (2006), Hierar- quização de medidas de conservação de água em edificações residenciais com o auxílio da a- nálise multicritério. Revista Ambiente Construído, v. 6, n. 1. ISSN 1678-8621.
[4] Cardozo, Rayssa Magalhães Dias (2010), Gestão Ambiental e Sustentabilidade na Bacia do Rio Piracicaba – Sustentabilidade Hídrica A- través de Dispositivos Poupadores de Água.
PUC-Campinas. Campinas. Disponível em:
https://www.puc-campinas.edu.br/websist/portal/ceatec/hidro/
[5] Yano, I.H. et al (2013), Wireless Sensor Net- works for measuring liquid consumption in eco- nomic water taps. American Journal of Applied Sciences,v.11,n.6.ISSN1546-9239.
