TÍTULO: ESTUDO DA VIABILIDADE DA UTILIZAÇÃO DE LEDS UV PARA TRATAMENTO E DESINFECÇÃO DA ÁGUA DA PISCINA
TÍTULO:
CATEGORIA: CONCLUÍDO CATEGORIA:
ÁREA: CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA ÁREA:
SUBÁREA: COMPUTAÇÃO E INFORMÁTICA SUBÁREA:
INSTITUIÇÃO: FACULDADE DE TECNOLOGIA DE CURITIBA INSTITUIÇÃO:
AUTOR(ES): MAYARA SANTOS DE SOUZA AUTOR(ES):
ORIENTADOR(ES): CARLOS MARQUES DE SOUZA ORIENTADOR(ES):
1 1. RESUMO
As piscinas são locais para prática de esportes e lazer. Para se reduzir riscos à saúde dos usuários, a água da piscina deve ser desinfetada e tratada. O tratamento de água por luz ultravioleta é normatizado pela ABNT e aprovado pela ANVISA. Os LEDS UV são dispositivos eletrônicos de baixo custo de aquisição em relação às tradicionais lâmpadas UV, tem uma alta eficiência energética e com uma vida útil praticamente infinita. São comercializados em comprimentos de onda específicos para aplicações de tratamento e desinfecção da água de piscinas, desde que respeitadas a norma técnica IEC 62471:2006. Um ensaio prático de 10 LEDS UV com comprimento de onda de 385 nm, com luminância total de 2590 lux e que iluminaram externamente um volume de água de 300 ml, indicou uma transmissão óptica de boa qualidade de 85 % da luz transmitida de LEDS UV. Os mesmos também podem contribuir para o tratamento e desinfecção da água, visando a diminuição do consumo da energia elétrica, do custo de implantação e do custo da manutenção do sistema de desinfecção, além de diminuir os níveis de cloro presentes na água para desinfecção.
Palavras chave: Piscina. Água, Ultravioleta, LED, Desinfecção, Tratamento
2. INTRODUÇÃO
As piscinas são locais em que se praticam esportes aquáticos, como o polo aquático, saltos ornamentais e nado sincronizado. Também podem ser utilizadas para a prática de natação, hidroginástica, tratamentos fisioterapêuticos e principalmente como espaço de lazer em clubes ou residências privadas. As piscinas são frequentadas por pessoas de ambos os sexos e de todas as faixas etárias. Antes de se utilizar uma piscina deve-se observar a qualidade química e a atividade microbiológica da água, para se evitar danos à saúde do usuário.
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Para se reduzir os riscos à saúde, a água da piscina deve ter um tratamento higiênico adequado, não deve ter uma temperatura elevada e precisa ser renovada de acordo com a utilização e as normas técnicas aplicáveis. Outros fatores podem comprometer a saúde dos usuários de piscinas: A presença de micro-organismos nos corpos das pessoas, o local e a poluição na água, as roupas e os objetos usados pelos banhistas e a higiene dos pisos no chuveiro e em torno da piscina.
A desinfecção da água da piscina por irradiação de luz ultravioleta (UV) é eficiente e aprovada pela Agência Nacional de Vigilância Sanitária. Um sistema padrão que emprega este processo de desinfecção, usa lâmpadas UV e uma instalação elétrica automatizada para bombear e retornar a água da piscina, além de equipamentos de segurança específicos para este tipo de instalação elétrica.
Este trabalho estuda a viabilidade da utilização de díodos emissores de luz ultravioleta (LEDS) no processo de desinfecção da água de piscinas, com o objetivo de manter a qualidade deste processo de desinfecção, com uma maior eficiência energética e menor custo de implementação. A utilização de LEDS também pode contribuir com a segurança dos usuários e também com o aspecto decorativo e estético do ambiente onde a piscina está.
3. OBJETIVOS
Estudar a viabilidade da qualidade da utilização de LEDS ultravioleta no tratamento e desinfecção da água de piscinas, visando uma eficiência energética maior e menor custo de implantação para este processo de desinfecção.
4. METODOLOGIA
Realizar estudos bibliográficos sobre as normas e as especificações técnicas de tratamento da água de piscinas, a técnica de tratamento de água por luz ultravioleta e confrontar com dados técnicos de LEDS UV, para determinar a viabilidade do emprego de LEDS UV para a desinfecção e tratamento da água.
3 5. DESENVOLVIMENTO
As piscinas são locais em que se praticam esportes aquáticos, como o polo aquático, saltos ornamentais e nado sincronizado. Também podem ser utilizadas para a prática de natação, hidroginástica, tratamentos fisioterapêuticos e principalmente como espaço de lazer em clubes ou residências privadas. São frequentadas por pessoas de ambos os sexos e de todas as faixas etárias. Antes de se utilizar uma piscina deve-se observar a qualidade química e a atividade microbiológica da água para se evitar danos à saúde, como problemas nos olhos, garganta, intestino, ouvidos (otite), micoses, impetigo, salmonela. Uma eventual ingestão de água da piscina pode aumentar o risco de ação de micro- organismos no corpo humano, devido à diminuição da resistência da mucosa oral.
Para se reduzir os riscos à saúde a água da piscina deve ter um tratamento higiênico adequado, o que reduz de forma considerável a possibilidade de doenças. Também não deve ter uma temperatura elevada, pois as altas temperaturas influenciam o crescimento no número de micro-organismos. A água precisa ser renovada e deve ser tratada de acordo com as normas técnicas aplicáveis. A filtração, cloração e luz ultravioleta são processos recomendados para o tratamento da água. Somente a filtração não diminui a atividade dos micro-organismos e a cloração pode formar substâncias cancerígenas, produzir alergias, dermatoses, otites, conjuntivites.
A luz ultravioleta é uma onda eletromagnética e no comprimento de onda de 315 à 400 nm (UVA) é eficiente na inativação do vírus da hepatite A, poli vírus, rotavírus. No comprimento de onda de 245 à 280 nm (UVC) é facilmente absorvida por membranas de DNA dos micro-organismos prejudicando seu funcionamento normal, a inativação e morte. O comprimento de onda de maior efeito bactericida é o de 254 nm (.UVC).
A figura 1 ilustra os principais componentes de um sistema de desinfecção por tratamento de luz ultravioleta. Existe um local de sucção e retorno da água por um
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motor elétrico bomba. A água circula em volta de lâmpadas ultravioleta e depois passa por um sistema de filtragem antes do seu retorno para a piscina. As especificações técnicas do motor e da potência elétrica das lâmpadas ultravioleta dependem do modelo e do tipo da piscina a ser tratada.
Figura 1 – Componentes básicos de tratamento UV
A figura 2 ilustra exemplos de lâmpadas de radiação UV, que são fornecidas em potências elétricas de acordo com o volume da piscina para desinfecção (35 W, 55 W, 95 W). Também ilustra uma moto bomba que pode ter potências elétrica ativa de 1 a 3 CV.
5 Figura 2 – Lâmpadas UV e moto bomba para piscina
A instalação física e do sistema elétrico para a segurança aos usuários, deve seguir a norma técnica NBR 5410 (Instalações Elétricas de Baixa Tensão). O não comprimento rigoroso destas normas pode ocasionar acidentes elétricos ou sinistros de usuários por sucção, conforme ilustrado na figura 3.
Figura 3 – Sinistro em piscina por acidente de sucção
A norma IEC 62471:2006 especifica os critérios de segurança fotobiológica para sistemas que empregam fontes de luz ultravioleta. Estes critérios são estabelecidos em função do comprimento de onda e a energia da fonte de radiação. Segundo Kaidbey (1981), estudos indicam que danos na pele humana só se acumularão quando a dose diária de UV ultrapassar um limiar específico. Para UVA (320-410 nm), a dose de limiar for de 3,8 J /cm2, para UVB (270-320 nm) for de 4,7 mJ /cm2 e para UVC (100-280 nm) for de 6,5 mJ /cm2. A figura 4 ilustra a capacidade de penetração de luz ultravioleta na pele.
6 Figura 4 – Penetração de raios UV na pele (OKUNO,2005)
Os díodos emissores de luz (LEDS) ultravioleta são disponíveis para diversos comprimentos de ondas com baixo valor de alimentação elétrica, tem um tempo de vida útil maior que as lâmpadas convencionais, podem trabalhar em ambientes com grande variação térmica e mesmo assim manter a qualidade de emissão óptica. São fáceis de serem adquiridos e com baixo custo de aquisição. Os LEDS são dispositivos semicondutores que são alimentados por tensão e corrente elétrica contínua. A potência elétrica sobre este dispositivo é a potência elétrica ativa e a potência elétrica reativa é insignificante, o que indica uma elevada eficiência energética e sem fator de potência. Possuem lentes hemisféricas que permitem a emissão de luz que se espalha lentamente a medida que se propaga (luz colimada). A figura 5 ilustra uma piscina com iluminação decorativa feita por LEDS.
7 Figura 5 – Piscina com iluminação decorativa de LEDS UV
Para se avaliar a possibilidade do emprego de LEDS UV para o tratamento e desinfecção de piscinas, deve-se conhecer as suas especificações técnicas. A figura 6 ilustra as características técnicas e aspecto físico de um LED UV com comprimento de onda de 250-260 nm (UVC), de código de fabricação UVTOP55, da empresa SETi.
Figura 6 – Características técnicas e aspecto físico de um LED UVC
A figura 7 ilustra as características técnicas e aspecto físico de um LED UV com comprimento de onda de 350-360 nm (UVA), de código de fabricação UVLED355, da empresa Lumex.
Figura 7 – Características técnicas e aspecto físico de um LED UVA
Para se avaliar o efeito da água sobre a qualidade de transmissão óptica de um LED UV, foi realizado um experimento prático empregando-se 10 LEDS UV de comprimento de onda de 385 nm (UVA), com tensão elétrica de 3,5 V, corrente
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elétrica de 30 mA, luminância de 260 lux e código de fabricação VAOL-3EUV8Y4 que é fabricado pela empresa VCC. Estes LEDS iluminavam externamente um recipiente de material translúcido de 14 cm de comprimento, 9 cm de largura e 6 cm de altura, preenchido com 300 ml de água. A medição de luminância foi realizado com um luxímetro, montagem realizado conforme ilustrado na figura 8.
Figura 8 – Avaliação da transmissão óptica de um LED UVA
6. RESULTADOS
A luz ultravioleta é eficiente para tratamento e desinfecção da água da piscina. Este tipo de tratamento é respaldado por normas técnicas internacionais, da ABNT e aprovado pela ANVISA. Nesta técnica, a água é retirada da piscina por sucção, passa por lâmpadas UV de potências elétricas ou de 35 W, 55 W ou 95 W, de acordo com o volume da piscina. A sucção e o retorno da água são feitos por uma motobomba de potência elétrica de 1 à 3 CV, com vazão que pode variar comercialmente de 277 mL por segundo à 37,5 L por segundo. Os critérios de instalação, segurança e manutenção elétrica e hidráulica seguem a norma técnica NBR 5410 (Instalações Elétricas de Baixa Tensão). O não comprimento rigoroso destas normas pode ocasionar acidentes elétricos ou até sinistros de usuários por sucção.
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Os LEDS UV são dispositivos eletrônicos de baixo custo de aquisição, em relação às lâmpadas UV, tem baixo consumo de energia elétrica, são alimentados com tensão e corrente elétrica contínua, não tem a potência elétrica reativa e fator de potência. Estes dados indicam que os LEDS tem uma alta eficiência energética além de ter uma vida útil praticamente infinita.
São comercializados em comprimentos de onda específicos para aplicações de tratamento e desinfecção da água de piscinas, desde que respeitadas a norma técnica IEC 62471:2006, que especifica os critérios de segurança fotobiológica para sistemas que empregam fontes de luz ultravioleta. Os LEDS UV já são empregados para iluminação decorativa em piscinas e além da decoração, podem contribuir para o tratamento e desinfecção da água, visando a diminuição do consumo da energia elétrica, do custo de implantação e do custo da manutenção do sistema de desinfecção, além de diminuir os níveis de cloro presentes na água para desinfecção, pois a água seria iluminada em todo o seu volume e não por sucção e retorno de pequenos volumes por segundo.
O ensaio prático de 10 LEDS UV com luminância total de 2590 lux e que iluminaram externamente um volume de água de 300 ml, que estava dentro de um recipiente translúcido, determinou que a luminância de 2590 diminuísse para 2220 lux, o que indicou uma transmissão óptica de 85 % da luz dos LEDS UV na água.
7. FONTES CONSULTADAS
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KAIDBEY K.H; KLINGMAN A.M. Cumulative effects from repeated exposures to
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