segunda-feira, 7 de setembro de 2015

INTEGRANDO A CAPTAÇÃO DE ÁGUA PLUVIAL E O BOMBEAMENTO SOLAR

Não adianta captar a água pluvial e não dar-lhe uma destinação nobre. Aqui, estamos falando de 3 fases:
  • Bombeamento alimentado por energia solar, utilizando-se painéis foto-voltaicos
  • Tratamento adequado da água a ser armazenada
  • Integração reservatório / captação / bombeamento
 Nesta postagem, iremos focar na primeira fase, para entender  as várias interações entre a potência foto-voltaica obtida, e balancear as cargas,  para finalmente entendermos a capacidade de bombeamento do nosso sistema.  Lembramos que todo o nosso sistema é montado em  escala reduzida, e vamos balanceando o volume captado de água da chuva,  a potência foto-voltaica, e a capacidade  de armazenamento de água que obtemos.

Na realidade, estaremos relacionando áreas:
  • Área de Captação de água de chuva
  • Área de captação de energia solar
  • Área de armazenamento x altura de armazenamento.
É importante lembrar que tanto a captação de água pluvial, quanto a captação de energia solar necessitam de grandes áreas,  fator este as vezes impeditivo de se implantar um sistema destes.
Por isto, estamos estudando todo o interrelacionamento destes fatores.

Nosso sistema de bombeamento solar:

 A localização da captação de água de chuva já havia sido escolhida, em função da incidência da luz do sol.
Optou-se por um sistema em DC, 12V pela sua simplicidade e economia de componentes.




Na sucção da bomba, para evitar entrada de corpos estranhos, um filtro de sucção

A montagem, ainda próvisória, será adequadamente fixada ao solo, como forma de  prevenção de ventos fortes, comuns no local.

 Todos os componentes do sistema de potência foram instalados sob o painel, formando uma montagem compacta

Controlador de carga, para adequar o consumo da bomba e a carga da bateria

 Bomba de diafragma, em uma montagem compacta, potência nominal de 84 W, e vazão máxima de 1.8 gpm (6.8 lit/min).
Esta bomba tem uma válvula de segurança que não permite seja ligada na ausência de água na sucção. Muito útil !

 Volume interessante de água, mesmo com baixa insolação.

O módulo é autônomo , compacto e envia uma água pré-filtrada

O sistema mostrou-se equilibrado com o volume de captação de água, e o próximo passo será o tratamento da água bombeada.  Na próxima postagem........



sexta-feira, 13 de março de 2015

Unidade Piloto de coleta e armazenamento de água da chuva

Quem sabe, faz. Então resolvemos construir uma unidade piloto para coletar água da chuva, certificar os cálculos para dimensionamento da cisterna, tudo de acordo com as normas ABNT.   E ainda, utilizando a maior parte possível de restos de construção. A simplicidade foi a mola propulsora deste projeto. Ficou assim:



Elementos essenciais de um sistema de coleta de águas da chuva:


Breves comentários sobre cada item:

1  -  CALHA  A escolha da calha é um fator importante, pois deve conduzir toda a água que cai sobre a cobertura.  Encontramos poucos produtos que atendam a norma ABNT 10844. O dimensionamento é importante para que não se perca água principalmente em momentos de precipitação mais intensa. Não menos importante é o dimensionamento dos pontos de descida. Tudo isto é abrangido pela norma, daí a importância de segui-la.


2  -  FILTRO DE FOLHAS  Este é um item importante no sistema, pois vai separar as impurezas grosseiras, trazidas pelo primeiro fluxo da chuva. Este primeiro fluxo lava o telhado, e traz além de folhas, outras impurezas, e é importante evitar que estas se acumulem na cisterna. Adicionalmente, este filtro é auto-limpante.


3  -  DESVIADOR DA PRIMEIRA ÁGUA   Embora isto não esteja descrito como obrigatório na norma  ABNT 15527, é uma prática de segurança. O primeiro fluxo de água, ao lavar o telhado traz uma carga grande de poluentes. Por isto é necessário descartar o primeiro e as vezes até o segundo milímetro de água da chuva. O próprio IPT, órgão referência em engenharia e tecnologia, aponta para esta necessidade. Veja mais aqui. Construimos um modelo simples, tipo bola de ping-pong como bóia, para desviar o primeiro fluxo e direcionar o restante para a cisterna.  Este reservatório deve ser dimensionado em função da área do telhado.  A água contida neste reservatório pode ser usada para a rega de plantas, pois contém alguns nutrientes úteis para o jardim.
O reservatório deve conter um dreno, para esvaziar-se automaticamente e aguardar a próxima chuva já vazio.






































4  -  CISTERNA  Aqui também existem várias opções de mercado, em termos de capacidade e forma construtiva.  O projeto do sistema deve definir se esta cisterna será subterrânea, elevada, e de qual capacidade.  Normalmente a cisterna, que pode ser até uma caixa d'água, é quem ocupa o maior espaço físico do sistema, então é um fator importantíssimo em novos projetos de construção civil, ou um exercício de criatividade em construções já existentes.
No nosso caso, a cisterna é apenas uma caixa de coleta, que quando cheia, irá bombear a água coletada para uma caixa d'água que alimenta a descarga dos vasos sanitários. E o sistema de bombeamento pode ser autônomo e automático, alimentado por energia solar. Mas isto é assunto do blog da PNEUMOSOLAR 


A PNEUMOTRONIC pode ajudar com o dimensionamento dos vários componentes de um sistema de coleta de águas pluviais, inclusive com a instalação de sistemas de filtração necessários em aplicações mais nobres para esta agua coletada.

quinta-feira, 5 de fevereiro de 2015

A Salinidade na Água

Salinidade na água significa o total de sólidos solúveis. É um aspecto  importante da qualidade da água potável.  Por exemplo, água destilada, dessalinizada ou pluvial tem níveis mínimos de sais dissolvidos.  No entanto a água potável necessita de um mínimo de sais dissolvidos, para ser palatável.
Os minerais nela presentes são importantes para que os diversos processos bioquímicos e mecanismos fisiológicos do organismo ocorram de maneira adequada e equilibrada. A questão que surge é quanto de sais, quais e que limites máximos podem ser admitidos em água potável? Quais sais são venenosos, e quais são benéficos ao organismo?
Na escola secundária, estudamos que um sal é o produto da reação química entre um ácido e uma base. Esta reação ocorre em meio aquoso, e portanto a solução resultante é composta por água e pelo sal dissolvido na água. 
É importante lembrar que de toda a água do planeta, mais de 97% é salgada, ou seja, possui sais dissolvidos. Estamos falando não só de água marinha, mas também de aquíferos com alto teor de ferro, magnésio e outros sais. Para potabilizar a água, devemos reduzir as concentrações dos sais a níveis mínimos aceitáveis. Sais insolúveis são fáceis de serem retirados, pois separam-se pela simples filtração, porém os sais solúveis são mais difíceis de serem separados, e necessitam de tecnologias mais avançadas, e consequentemente, mais caras.
No Brasil, seguimos a portaria 2.914 do Ministério da Saúde, que estabelece os padrões de potabilidade, e que as concessionárias de águas devem seguir. As contas da SABESP trazem os dados da qualidade da água fornecida, em obediência a esta portaria.


sábado, 30 de agosto de 2014

Elementos Filtrantes PoliTubos

A idéia do feixe já foi exaustivamente explorada ao longo da história. Até Benito Mussolini, adotou como símbolo de seu governo "il fascio", e remete a velha história que você não quebra um aglomerado de gravetos, mas pode sim, quebrá-los um por um.

Na filtração de membranas, esta idéia é utilizada. Devido a baixíssima permeabilidade das membranas, áreas quilométricas são necessárias para uma vazão razoável. Então milhares de fibras ocas são justapostas, somando uma grande área.
Assim chegamos ao meio termo, e a PNEUMOTRONIC desenvolveu cartuchos filtrantes PoliTubos.

A ideia é equilibrar o diâmetros dos tubos, a quantidade deles, e a área filtrante derivada de todos eles. Assim, mantendo-se a mesma taxa de filtração, com uma área maior, conseguimos vidas úteis dos cartuchos PoliTubos muito superiores. Duram de duas a mais de três vezes  que os cartuchos convencionais.















Para entender melhor o texto, algumas definições básicas:

área filtrante:  como o próprio nome já diz, é a área superficial de um meio filtrante, perpendicular ao fluxo do fluído que está sendo filtrado

capacidade de retenção: é o limite de retenção do meio filtrante, é a menor partícula sólida que este meio consegue reter. Normalmente especificado em microns .

cartucho filtrante tradicional
cartucho filtrante: corpos cilíndricos com estrutura porosa, feitos de fibras celulósicas ou de plástico micro-poroso,  ou de metais sinterizados, ou de cerâmica, utilizados para filtração. Normalmente estes cartuchos tem o sentido de filtração de fora para dentro. Então a área filtrante é calculada tomando-se o raio externo do cartucho.

taxa de filtração: é a vazão em m3/h que cada metro quadrado de área filtrante suporta. Entende-se que a vazão é perpendicular a área de filtração. Normalmente especificada em m3/m2 h.

filtração de superfície: filtração onde apenas a superfície da midia filtrante retem os particulados. Por exemplo, uma peneira

filtração de profundidade: filtração em que o meio filtrante tem uma espessura milhares de vezes o tamanho da partícula a ser retida, onde toda a espessura tem a função de reter partículas. Já explicado aqui, em uma postagem anterior.


permeabilidade: facilidade de passagem do fluxo por um meio filtrante. Relaciona a taxa de filtração  ao diferencial de pressão entre as duas faces do meio filtrante, a face de entrada e a face de saída do fluxo.


PNEUMOTRONIC oferece ao mercado vários tipos de elementos filtrantes PoliTubos,  para as mais diversas aplicações. Ampla faixa de capacidades de retenção, desde 100  até 1 micron. As alturas disponíveis vão desde 1/2 altura padrão ( 4 7/8 " ), altura padrão ( 9 3/4") até 3 alturas ( 29 1/4 " ).


Alguns modelos de elementos filtrantes PoliTubos fabricados pela PNEUMOTRONIC
Testes efetuados, mostram a diferença entre um cartucho tradicional e um elemento PoliTubos, mostrado no gráfico abaixo:
perda de pressão na passagem pelo elemento filtrante, em função da vazão

Utilizou-se um jig de filtração, e vários pontos das curvas foram obtidos e lançados no gráfico.
Para o jig montado, o filtro deveria suportar uma vazão de até 90 lit/min.

Porém, para o cartucho tradicional, a pressão começa a subir acentuadamente a partir já da metade desta vazão nominal, certificando que o elemento filtrante PoliTubos é a solução ótima para operações de filtração.

Todo filtro "entope". Filtro que não "entope" é filtro que não está funcionando.  Portanto, o que deve ser procurado é aumentar a vida útil do filtro, aumentar o período entre trocas de elementos filtrantes. E o elemento filtrante PoliTubos cumpre bem esta tarefa.

Saiba mais no site da PNEUMOTRONIC







quarta-feira, 11 de dezembro de 2013

Testes com Filtração Tangencial

Com a utilização de meios filtrantes micro-porosos em PE UHMW, abre-se a possibilidade de trabalhar com filtros que sujam menos, e assim, aumentar a vida útil destes.


Em um processo de filtração tradicional, todo o fluxo passa ao mesmo tempo pelo meio filtrante, como mostrado acima.  Os sólidos a serem capturados, em parte penetram e ficam retidos pela estrutura porosa, mas uma grande parte vai sendo retida na superfície.  Com isto se forma uma camada externa, que no início até ajuda na filtração, mas a partir de certa espessura de acúmulo, passa a obstruir o fluxo. Chega então a hora ou de trocar o elemento filtrante, ou de efetuar uma limpeza.


Na filtração tangencial, apenas parte do fluxo atravessa o elemento filtrante. A maior parte do fluxo passa tangencialmente ao meio filtrante. Assim se evita que se forme a camada de  depósito sobre o elemento filtrante. Podemos dizer que o filtro é ( dentro de certos limites ) auto-limpante.


PNEUMOTRONIC se propôs a desenvolver alguns trabalhos de desenvolvimento de elementos filtrantes nestas configurações, que podem ser exemplificados nos detalhes abaixo:

Assim definimos "taxa de filtração" como sendo a razão entre o fluxo de entrada e o filtrado.  Uma das vantagens é que podemos construir circuitos completos de filtração com elementos padronizados de PVC, e uma possibilidade de montagem seria como mostrado abaixo:




Um exemplo de circuito de filtração tangencial está esquematizado a seguir:

Na prática, ficou assim:

Pode-se chegar a  taxas de filtração de até 30%, embora em cada  aplicação, este e outros parâmetros devam ser reconsiderados.  De modo geral, este processo de  filtração se adequa a filtração mais fina, ou polimento de água, onde o tamanho médio do poro seja de até 10 microns ou menor.


Consulte a área técnica da PNEUMOTRONIC para conhecer melhor estes técnicas de filtração. Veja mais em nosso site, clicando aqui .





quarta-feira, 18 de setembro de 2013

Nossa difícil relação com o ruído

Todo tempo estamos imersos em locais onde existem sons e ruídos.  Tanto é verdade, que nos acostumamos com eles, a ponto da total falta de ruído ( como por exemplo em uma câmara anecóica )  gerar desconforto e até pânico.
 
Por definição, ruído é um som desconfortável, desagradável. No entanto, estamos sempre imersos em  ambientes com ruídos. No restaurante, no trabalho,  na rua, em casa, etc. Até em uma floresta, temos o ruído gerado pela passagem do vento pelos galhos das árvores.



A natureza do som:
O som é basicamente o deslocamento de partículas do ar por movimentos oscilatórios. Em outras palavras, são ondas sonoras. Toda onda tem duas características intrínsecas: frequência e amplitude.

Assim, ruído é composto por um amplo espectro de frequências, é será tanto mais inconveniente, quanto maior sua amplitude.


Propagação do som:
O som se propaga pelo ar a uma velocidade de 340 m/sec. Sua propagação por ondas, a partir da fonte sonora (P) é de forma esférica, de modo que apenas isto já mostra como o som se atenua de uma forma não linear, a medida em que sua frente de onda avança:


As ondas sonoras fazem com que as moléculas do ar se comprimam e se expandam, de acordo com a frequência que estão vibrando. Podemos medir esta compressão, denominá-la "pressão sonora"  e expressá-la em Pascals. Quanto maior a intensidade do som, maior a pressão sonora.  Pronto, agora temos como medir o som ou o ruído.


Como o nosso ouvido ouve:
O nosso ouvido é um componente com várias peças móveis, que entram em sintonia com o som, recebem a vibração, e acabam por transforma-la em impulsos elétricos, que são
transmitidos por nervos ao cérebro. No entanto, não é um componente perfeito, e tem sensibilidades diferentes conforme a frequência. Mas em termos de sensibilidade à intensidade, ele é bem delicado: a menor pressão que ele consegue sentir é algo em torno de 20 micro Pascals (limiar do som) e suporta até 200 Pascals ( limiar da dor). Notem que a relação entre o limite mínimo e máximo é de 100.000.000 vezes.


Medição do som e ruído:
Com uma amplitude tão larga de capacidade de audição do nosso ouvido, foi criada uma unidade de medida chamada BEL . O bel é um número adimensional, comparando o nível mínimo de audição com o nível que se está medindo. Como a escala é muito ampla, definimos como bel o logarítmo de base dez desta relação.  Adotando um décimo desta medida, temos o decibel, internacionalmente adotado como medida de som:



Como consequência deste operador aritmético, acontecem fatos que nos tiram da nossa costumeira linearidade. Assim ao nos afastarmos de uma fonte sonora, a medida em dBel assume um passo diferente: toda vez que dobramos a distância da fonte sonora, diminuimos em 6 dBel a potencia sonora. 




Escalas de audição:
 Na imagem abaixo, podemos ver a intensidade sonora de algumas fontes de ruído:


 Estudos mostram quanto tempo podemos ficar expostos a ruídos, sem que hajam danos definitivos a nossa saúde:

 A exposição repetida a limites superiores a estes indicados, pode trazer consequências principalmente  na esfera emocional, como ansiedade, stress, irritabilidade, dificuldade de concentração. Na esfera física, surdez, dor de cabeça crônica, e até comprometimento do desempenho sexual. O primeiro sintoma devido a exposição a níveis altos de ruídos vem com a falta de percepção a altas frequências, sons mais agudos.

Medindo o Ruído:
Difícil é conhecer o conceito de medição de ruído, entender o conceito logarítmico do BEL, mas medir o ruído é fácil.  Para isto existem os decibelímetros.  O único detalhe é que devem ser calibrados a cada medida. A maioria já vem com um calibrador interno, portanto é fácil a utilização deste medidores:

Um fato importantíssimo, e nem sempre levado em conta é a distância da medição. Foi mostrado  mais acima, a dependência da distância em função da medição do ruído. Para isto, se faz necessária a adoção de padrões e normas para medição do ruído.


Normas:
No Brasil, a ABNT apresenta algumas normas para os critérios de ruido, em áreas habitadas e em outros ambientes. 
NBR 10151 - Esta norma orienta na medição do nível de ruído em áreas habitadas, e determina o método e parâmetros de medição.
NBR 10152 - Esta norma complementa a norma anterior e estabelece os níveis aceitáveis de ruído em diversos ambientes.


Problema prático:  Múltiplas fontes de ruído:
PNEUMOTRONIC oferece hoje ao mercado, a maior e mais ampla linha de silenciadores pneumáticos, aplicados em máquinas sopradoras de embalagens, bombas pneumáticas, válvulas tradicionais e de alta vazão.  

As empresas estão cada vez mais comprometidas em adequar suas áreas de fabricação às normas vigentes. Um problema normalmente encontrado é a redução do ruído na área fabril, que é gerado por várias fontes sonoras.
No caso mostrado na figura acima temos 4 máquinas que geram 100 dBels de ruído cada, e uma pessoa posicionada no ponto "A".  Qual nível de ruído a pessoa ouve?
Alguém que não tivesse lido todo o texto acima, diria prontamente " 400 dBels".


Níveis sonoros são dados em escala logarítmica, portanto não é correto se adicionar dois níveis sonoros de forma aritmética, simplesmente somando os seus valores numéricos. Há que se ter em mente que o que se está somando são as pressões sonoras. Então, a soma de níveis sonoros de fontes diversas deve ser calculado de forma diferente:
1 - Aplicamos a operação inversa do logaritmo que é a exponenciação 
2 - Somamos agora sim, as pressões sonoras obtidas da operação anterior
3 - Ao resultado desta soma, aplicamos agora a operação matemática logarítmica, e obtemos assim o novo nivel sonoro, em dBels que a pessoa ouve.
No caso acima, a pessoa sentiria 160 dBels quando as 4 máquinas estivessem operando ao mesmo tempo.


Seguindo o mesmo raciocínio, também não é correto se subtrair dois níveis sonoros de forma aritmética, simplesmente subtraindo os seus valores numéricos. Há que se ter em mente que o que se está subtraindo são as pressões sonoras.
De nada adianta remover apenas 1 fonte de ruído em um ambiente industrial que tenha múltiplas fontes de ruído. O ruído gerado pelas fontes restantes irá minimizar o efeito da eliminação de apenas uma fonte de ruído.  O problema deve ser atacado como um todo.
É típico perceberem-se ruídos novos, que antes estavam mascarados em um ambiente industrial, quando você remove uma fonte geradora de ruído predominante.

Existem várias classes de ruído em um ambiente industrial, e cada uma deve receber um tratamento adequado e específico:
ruído mecânico                 máquinas em geral
ruído elétrico                   motores, transformadores, bobinas
ruído de combustão          caldeiras, fornos
ruído de abrasão              desbaste mecânico
ruído hidráulico                cavitação de bombas
ruído pneumático             escape de gases e ar comprimido
ruído de impacto             golpes cíclicos mecânicos
ruído tribológico             engrenamentos sem lubrificação, mancais secos

A PNEUMOTRONIC apresenta soluções eficientes e eficazes para a redução do ruído pneumático, e pode orientar na redução de outras fontes geradoras de ruídos.  Simplesmente entre em contato por E-mail ou telefone. Nos empenharemos em resolver seu problema.













quarta-feira, 3 de julho de 2013

Coleta e aproveitamento de águas pluviais

Tema em pauta atualmente, a coleta de água da chuva é cada vez mais estudado.  Tal fato se comprova até pela publicação da norma brasileira sobre o assunto.
Vamos analisar o tema sob a ótica da ABNT. 
A norma ABNT 15.527 estabelece critérios para a coleta de água de chuva. Ligadas a esta norma, participam várias outras normas, auxiliares, cada uma abordando um assunto:


Esta norma estabelece critérios para a concepção e o dimensionamento de um sistema de coleta de água de chuva de coberturas de áreas urbanas.  No âmbito desta norma, várias outras normas a complementam, de forma a formar um sistema equilibrado.
Orienta sobre  os parâmetros da qualidade da água a serem seguidos.
Mas o mais importante é a descrição dos métodos de cálculos para o dimensionamento dos reservatórios, em função da área de captação, e outros parâmetros.







Intimamente ligada a norma 15.527, a norma 10844 determina exigências e critérios para a coleta e drenagem de águas pluviais em coberturas de edifícios.
Descreve métodos de cálculo para calhas e condutores verticais e horizontais. Auxilia no dimensionamento dos condutores horizontais, em função da declividade. Por fim traz uma tabela de intensidade pluviométrica de algumas localidades brasileiras.







Já a ABNT 10843, junto com a NBR 5680,  especificam as características técnicas dos tubos de PVC rígido para as instalações prediais de águas pluviais.




A norma 12213 estabelece critérios para o projeto de captação de águas de superfície, como rios açudes, represas. Não tem grande afinidade com a captação de água de chuva, mas dá alguns dados técnicos e critérios de dimensionamento.






Já a norma NBR 12214 orienta para o projeto de bombeamento desta água coletada. Não é uma norma diretamente ligada a coleta de águas pluviais, visto que nem sempre estas serão bombeadas.  Descreve todo o cálculo hidráulico para a sucção de uma bomba, o circuito hidráulico e perdas de carga na tubulação.



A norma NBR 12217 orienta no projeto de reservatórios, descrevendo todos os detalhes construtivos, os vários componentes de um reservatório e até normas de segurança.




Complementado a NBR 12217, a NBR 5626 estabelece critérios para o projeto do sistema de distribuição de água, a limpeza e manutenção de reservatórios de água .





Deste modo, o projeto de um sistema de coleta e aproveitamento de água pluvial contemplaria as seguintes fases, amparadas pelas respectivas normas:


A PNEUMOTRONIC pode ajudar no dimensionamento do sistema de coleta e armazenamento de água da chuva,  e fornece soluções comprovadamente eficientes para a filtração desta água.