Detecção de vazamentos na rede urbana de água com rede de sensores sem fio

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1 Detecção de vazamentos na rede urbana de água com rede de sensores sem fio Igo Romero Costa de Souza 1, Icaro Ramires Costa de Souza 1, Mailson Sousa Couto 1 1 Instituto Federal da Bahia (IFBA) - Campus Vitória da Conquista Caixa Postal Vitoria da Conquista BA Brasil A Ideia {igo_2007,icarobsi}@hotmail.com, mailson.ifba@gmail.com Atualmente o Brasil vivencia um grave problema de abastecimento de água. Segundo dados de 2013, e recentemente divulgados pelo Ministério das Cidades, o país desperdiça cerca de 37% de toda a água tratada. Valor extremamente alto se comparado a outros países como Alemanha, Israel e Japão, onde a quantidade não chega a 20%. Grande parte deste desperdício é proveniente de vazamentos nas redes de abastecimento de água. Ou seja, uma água própria para o consumo que nunca chegará a ser utilizada pela população. A Sabesp umas das maiores empresas de abastecimento do país responsável por atender o estado de São Paulo chega a gasta R$ 1,5 bilhões em cinco anos para economizar cerca de R$ 13 milhões em água onde o maior desafio é detectar pontos onde está havendo o desperdício de água. Outro fator que influencia é o longo período de tempo entre a identificação e o reparo do vazamento, que pode variar de 12 a 48 horas. Um dos grandes desafios da sociedade atual é uso consciente dos recursos naturais, principalmente a água. Por conta de fatores naturais como os grandes períodos de seca e do desperdício desse recurso, este projeto tem como objetivo coletar informações sobre vazamentos em tubulações, e através de uma rede sem fio, repassar estas informações para uma central na qual ficará responsável por notificar através de um software. E logo que informado o local do vazamento, um profissional apto deverá corrigir o mais rápido possível o problema, garantindo assim menos desperdício desse recurso tão essencial a todos os seres vivos. Análise de Mercado e Competitividade A água é um bem precioso e de extrema importância para a sobrevivência da sociedade. Atualmente, não só algumas cidades ou regiões isoladas estão sofrendo com problemas de escassez, mas, países inteiros. Visto que se trata de um problema em

2 nível mundial e atinge os mais diversos segmentos como: o industrial, comercial e residencial, o projeto se torna altamente aplicável nas mais diversas áreas. O produto busca solucionar os problemas de vazamentos, evitando assim o desperdício de água. Por se tratar de um projeto em fase inicial, as ações mais indicadas inicialmente seriam aplicadas em locais com dimensões mais reduzidas, como a utilização em uma área residencial ou industrial de pequeno porte. Contudo, não descartando a possibilidades de expansão para os demais segmentos citados. Dentro da área residencial o sistema poderá ser utilizado na instalação hidráulica de casas e apartamentos, com a finalidade de coletar, armazenar e processar informações sobre a situação das tubulações. Os vazamentos acabaram se tornando rotineiros nestes ambientes e trazendo prejuízos diretos aos consumidores, diante desta situação seria interessante iniciar o desenvolvimento com este grupo. Os sistemas de abastecimento de água geralmente apresentam dois tipos de perdas, o primeiro é no momento da captação e envio para estação de tratamento de água, conhecido como perdas de produção, e o segundo que é da estação de tratamento até a entrega ao consumidor, denominada perda de distribuição. O trabalho se concentra nesse último tipo de perda, onde um dos principais motivos para esse desperdício são os vazamentos na rede que levam a água aos usuários (Gonçalves e Alvim, 2007). Capacidade de Realização O projeto surgiu baseado em uma pesquisa desenvolvida no Instituto Federal da Bahia - Campus Vitória da Conquista, dando início a um pequeno protótipo no qual está em fase de aperfeiçoamento, onde está passando por melhorias para coleta de informações e transmissão dos dados, e na redução de suas dimensões. Para o seu desenvolvimento, foi utilizado o conceito de Rede de Sensores Sem Fio, onde cada ponto da rede ficará responsável por monitorar e enviar os dados para o software que processará as informações. Além disso o projeto contará com uma aplicação móvel que também está já em fase de desenvolvimento afim de interagir com o usuário. A expectativa que em cerca de 4 meses a segunda versão do protótipo já possa operar em fase de testes com as novas funcionalidades implementadas e com custo estimado em cerca de R$ 80,00 por protótipo. Diferente de outras soluções, a metodologia aplicada ao projeto, visa monitorar constantemente as instalações afim de aferir não apenas vazamentos mas acompanhar periodicamente e realizar métricas de consumo. Os equipamentos utilizados no protótipo foram: Arduino Uno; Um sensor de pressão; Um sensor de água; Display LCD; Módulo de comunicação Bluetooth.

3 A Figura 1 apresenta um modelo de funcionamento do sistema de detecção de vazamentos em grandes dimensões. Os sensores são posicionados em pontos estratégicos (representados na Figura um pelas marcações do um a sete) visando coletar informações de eventuais problemas relacionados a vazamentos. Estes estão conectados através de tecnologia de comunicação sem fio com o sistema de informação localizado na central de abastecimento. No momento em que ocorre o vazamento (representado pela marcação sete da figura) os sensores enviam uma mensagem com informações como localização e intensidade do vazamento. Dispondo destas informações a central de abastecimento consegue de forma mais rápida e precisa solucionar esses vazamentos fazendo com que ocorra uma redução do desperdício de agua. Proposição de Valor Figura 1 Exemplo de comunicação do sistema A água é um bem vital para a sobrevivência humana e dos demais seres vivos. E com o aumento da necessidade de uso ao longo do tempo, a água passou a ser um produto muito comercial em nosso meio. Ao saber que este produto está cada vez mais escasso, é preciso pensar em aproveitar da melhor forma possível cada gota que se possa consumir. Infelizmente o desperdício proveniente de vazamentos faz com que grande parte deste produto logo após beneficiado, não chegue ao consumo humano, trazendo prejuízos enormes para empresas, governos e principalmente a sociedade.

4 O detector de vazamentos surgirá como uma nova ferramenta que atua na tentativa de sanar o problema citado, portando uma tecnologia de baixo custo que possibilita uma redução nos níveis de desperdícios. Durante o desenvolvimento do primeiro protótipo o seu custo chegou a um valor de aproximadamente R$ 80,00. Porém, se for transformado em um equipamento produzido em larga escala, a estimativa é que o valor fique mais acessível. Com este sistema instalado e em uso, o cliente será capaz de ter um maior controle sobre possíveis vazamentos, além de possuir informações como vazão e consumo das instalações hidráulicas, consequentemente, reduzindo despesas. No que se refere ao desperdício, além da quantidade, outro fator de suma importância é o tempo. Identificar estes vazamentos o quanto antes, fará com que o desperdício de água seja reduzido ao mínimo possível. Uma outra proposta que o projeto oferece é o acesso a informação sobre vazamentos através de um software instalado em dispositivos móveis. O consumidor poderá verificar as informações oriundas de vazamentos ocorridos naquele mesmo instante, além de poder monitorar o consumo de água em determinados lugares. Riscos e Ameaças ao seu Produto O maior risco para a execução desse projeto é o desenvolvimento de um produto comercial que atenda uma grande parcela da população para que seja viável a produção em massa. O foco do detector de vazamentos é a rede urbana de água, porém, o problema é que essas tubulações que estão em uso, têm difícil acesso por estarem abaixo da superfície. Outra ameaça ao desenvolvimento do produto é a alimentação energética para manter os sensores ligados e ainda ativar a comunicação de dados. É possível utilizar uma pequena bateria para manter o sistema por algum tempo, mas o tempo de vida ainda é muito curto para algumas baterias com custo reduzido. Concorrência Durante as pesquisas realizadas, foram encontradas poucas empresas que comercializam ou distribuem produtos com propósitos parecidos e com técnicas diferentes que além de não oferecerem tarefas automatizadas não conseguem solucionar o problema do desperdício de forma eficiente. Nenhuma das soluções pesquisadas trabalham como um sistema integrado de informações, e na maioria das vezes, o produto é um dispositivo manual que necessita de um operador para o seu funcionamento, além de possuir um valor elevado se comparado com o protótipo desenvolvido. Referencias

5 Gonçalves, E. and Alvim, P. R. A. Guias Práticos: técnicas de operação em sistemas de abastecimento de água. Secretaria Nacional de Saneamento Ambiental, Brasília, PREITE SOBRINHO, Wanderley. Sabesp gasta R$ 1,5 bilhão em cinco anos para economizar R$ 13 milhões em água: Gastos para evitar desperdícios são muito altos na capital; ao todo, 623 bilhões de litros se perdem por ano em todo o Estado Disponível em: < bilhao-em-cinco-anos-para-economizar-r-13-milhoes-em-agua.html>. Acesso em: 20 mar G1 GLOBO. Brasil joga fora 37% da água tratada; veja flagrantes do desperdício: Em países como Alemanha, Israel e Japão, esse índice é inferior a 10%. Em toda a região Norte, o desperdício passa de 50% Disponível em: < Acesso em: 20 mar