Water pollution control, through the monitoring of salinity, using PLC (programmable logic controller).

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1 Análise da viabilidade de controle da poluição da água, usando os recursos de monitoramento do CLP (controlador lógico programável). Silva, E.M. 1, Silva, L.A. 1, Almeida, E.N 1., Júnior, M.C.M. 1, Neto, M.S.B. 1 1 Instituto Federal de Pernambuco, IFPE, Departamento de Engenharia Mecânica/Mecatrônica ( elson.miranda@ifpe.caruaru.edu.br) Resumo A contaminação das águas, por vários tipos de contaminantes, tem despertado a preocupação por parte de vários setores da sociedade. A descarga de efluentes industriais e esgotos urbanos diretamente nos rios constituem umas das principais fontes de poluição das águas fluviais. O descarte de materiais tóxicos no solo, os aterros sanitários irregulares são um dos principais responsáveis pela poluição dos lençóis freáticos. Algumas variáveis ambientais da água, como a salinidade, temperatura e outras são sensivelmente afetada por esses processos poluentes podendo ser utilizada para indicar a qualidade da água. Este artigo apresenta uma análise da viabilidade do controle da poluição da água usando os recursos do CLP (Controlador Lógico Programável) Palavras-chave: Água, Monitoramento de poluição, Controlador lógico programável. Área Temática: Tecnologias Ambientais Water pollution control, through the monitoring of salinity, using PLC (programmable logic controller). Abstract The contamination of waters worries various sectors of society. The discharge of industrial effluents and of the urban sewage directly into rivers constitutes a major source of pollution of river water. The disposal of toxic materials in the soil, the irregular landfills is a major polluters of groundwater. Some water environmental parameters, so salinity, temperature and other, are significantly affected by these processes pollutants. It can be used to indicate the quality of water. This paper shows the study of viability of the use of PLC (Programmable Logic Controller) to monitoring of the water quality. Key words: Water, Pollution monitoring, Programmable logic controller. Theme Area: Environment Technologies

2 1 Introdução As atividades humanas necessitam de recursos hídricos para sua efetivação. A principal fonte desses recursos é a bacia hidrográfica. Ao utilizar os recursos hídricos da bacia, a ação antrópica diminui o fluxo de água doce afluente ao estuário. A retirada de água à montante na bacia condiciona uma maior intrusão do mar no continente. Quanto mais o mar adentra no continente, menor é a disponibilidade de água doce na zona costeira, que devido à mistura com a água do mar torna-se salgada salobra. Se esse processo se tornar contínuo, danos permanentes podem ser causados para a irrigação e para os ecossistemas especializados. Também o abastecimento de água das populações costeiras pode ficar comprometido. Desta forma, a salinidade, como uma característica essencial dos ambientes estuarinos, pode ser compreendida como um indicador numa relação de causa e efeito, que conecta as atividades a montante da bacia aos efeitos ecológicos ao longo da costa (Habib et al, 2007). No entanto, uma das principais dificuldades é monitorar os efeitos antrópicos nesses ecossistemas (Loitzenbauer & Mendes, 2011). A salinidade pode ser utilizada como indicador do funcionamento dos ambientes costeiros e estuarinos (Habib et al, 2007). Ela cumpre uma função importante na distribuição das comunidades de flora e fauna e é determinante para o estabelecimento de atividades econômicas dependentes de recursos hídricos, onde os usos podem ser limitados devido à salinidade. Por outro lado, o despejo de redes de esgotos domésticos diretamente no leito dos rios acaba lançando uma elevada quantidade material orgânico nas águas, o que pode provocar alterações significativas no PH do meio. A quantidade de oxigênio dissolvido (DBO) na água também pode ser afetada, afetando diretamente a fauna e flora fluvial. Uma grande quantidade de lixo e outros materiais em suspensão na água acabam por prejudicar a incidência dos raios solares no meio aquático. A troca de calor é afetada e a temperatura da água pode sofrer varações menores que a normal para o meio. Novas tecnologias para monitoramento ambiental têm sido desenvolvidas, utilizando os recursos dos dispositivos utilizados para o controle industrial [Silva, M.E, et al, 2013]. Sensores de salinidade, temperatura, PH e DBO podem ser utilizados junto com CLP s (Controladores Lógico Programáveis) para uma maior proteção ao meio ambiente. 2 Método Foram analisados os recursos dos CLP s, os tipos de controle realizado por esses equipamentos, os sensores disponíveis no mercado, os sistemas de comunicação para medição e transmissão de sinais, os recursos de supervisão do processo de monitoramento, o comportamento das variáveis ambientais (como salinidade, temperatura, DBO e PH) com o tempo. 3 Resultados 3.1 Características do CLP favoráveis à aplicação

3 Os CLP s são controladores lógicos programáveis que são utilizados no controle de processos industriais. Realizam tarefas tanto de acionamento de dispositivos externos, como do monitoramento de sinais enviados por sensores; fazendo controles tanto locais como remoto. Possuem como partes principais: Unidade de Entrada de Sinais: que recebem os sinais externos enviados pelos sensores; Unidade de Processamento de Sinais: nessa unidade é possível inserir programas que realizam vários tipos de controles desejados, realizar o armazenamento de dados, gerar gráficos de acompanhamentos, e outras funções de controle; Unidades de controle de Saída de Sinais: por onde são enviados sinais para o controle de dispositivos externos como lâmpadas, alarmes, acionamento ou desligamento de bombas, motores, etc. Controle de sinais entrada As entradas do CLP são projetadas para receber tanto sinais digitais como analógicos. Os digitais normalmente são 12 ou 24 Vcc. Os analógicos são normalmente sinais de tensão ou corrente. Os valores mais usuais são de tensão: 0 a 10 Vcc; e os de corrente, 4 a 20 ma. Recurso de Programação Através de software específico é possível programar o CLP de modo que os valores de referência de variáveis externas possam ser monitorados, de modo que no momento em que os valores monitorados divirjam do valor de referência sejam gerados alarmes informando a anormalidade. Gráficos podem ser obtidos das leituras realizadas em tempo real. Controle de sinais de saída As saídas do CLP são projetadas para enviar sinais tanto digitais como analógicos, no mesmo padrão das entradas. 3.2 Características dos sensores de uso industrial favoráveis à aplicação Há disponíveis no mercado vários tipos de sensores que são utilizados juntamente com os CLP s para controle de processos industriai. Os sensores de Temperatura, Salinidade, DBO e Ph estão entre os mais comuns. A ordem de grandeza dos valores dessas variáveis, observadas no meio ambiente, está dentro das faixas nominais de medição dos sensores comerciais. 3.3 Características dos meios de comunicação entre sensor e CLP favoráveis à aplicação A maioria dos CLP já possuem a tecnologia de comunicação à distância com sensores, via rede sem fio (wireless), possuindo limites de transmissão de sinais consideráveis. 3.4 Características das variáveis ambientais favoráveis à aplicação

4 As variáveis ambientais, como salinidade, temperatura, DBO e PH da água possuem valores definidos para determinadas períodos do ano e horas do dia. Quando um processo de poluição está em curso, essas variáveis ambientais alteram significativamente esses valores padrão. 4 CONCLUSÃO O CLP possui recurso de comunicação, à distância, e pode receber os dados, on-line, das medições realizadas por sensores que medem as varáveis ambientais; Os sensores comercialmente disponíveis no mercado, de uso industrial, são perfeitamente compatíveis para uso em meio ambiental, uma vez que são projetados para trabalhar em ambientes hostis; Os sensores podem ser instalados em boias de medição e alimentados por células fotovoltaicas, podendo ser posicionado em locais ao longo de rios ou reservatórios dispensando cabeamento físico para alimentação elétrica do dispositivo; As boias se comunicam com o continente, via rede sem fio (wireless), com o alcance de até 500m distante do ponto de recepção do sinal, dispensando cabeamento físico para comunicação. No continente são instalados módulos de recepção de sinais, wireless, que podem armazenar ou retransmitir os dados para órgãos de controle ambiental, via internet. As boias podem ser instaladas em pontos estratégicos de monitoramento, como em locais próximos aos pontos de despejo dos efluentes de indústrias. Desse modo emitem sinais, em tempo real, da qualidade da água naquele local. Desse modo podemos ver que o CLP pode ser uma poderosa ferramenta usada para o monitoramento da poluição da água, uma vez que podem ser programados para monitorar o padrão de qualidade da água através do acompanhamento das suas variáveis ambientais, ao longo das horas do dia, em diferentes períodos do ano. No instante em que as medições apontarem um desvio dos valores medidos em relação ao valor de referência para aquele momento, o sistema avisa que está havendo um processo de poluição em curso. 5 REFERÊNCIAS HABIB, E.; NUTTLE, W.K.; RIVERA-MONROY, V.H.; GAUTAM, S.; WANG, J.; MESELHE, E.; TWILLEY, R.R. (2007) Assessing Effects of Data Limitation on Salinity Forecasting in Barataria Basin, Louisiana, with a Bayesian Analysis. Journal of Coastal Research, 23(3): (DOI: / ) JABLONSKI, S.; FILET, M. (2008) Coastal management in Brazil A political riddle. Ocean & Coastal Management, 51(7): (DOI: /j.ocecoaman ) LOITZENBAUER & MENDES (2011) - A dinâmica da salinidade como uma ferramenta para a gestão integrada de recursos hídricos na zona costeira: uma aplicação à realidade brasileira. Revista da Gestão Costeira Integrada 11(2): (2011) Journal of Integrated Coastal Zone Management 11(2): (2011).

5 SILVA, E.M., COSTA, M.F., BARLETTA, M. Small-scale water quality monitoring networks. In: Conley, D.C., Masselink, G., Russell, P.E. and O Hare, T.J. (eds.), Proceedings 12th International Coastal Symposium (Plymouth, England), Journal of Coastal Research, Special Issue No. 65, pp , ISSN