CREATION OF A PUMP RELAY PROTOTYPE WITH RVB TYPE RELAY
REGISTRO DOI: 10.69849/revistaft/ra10202410141428
Rodrigo Santos Gomes1
Maria dos Anjos Fernandes Pacheco2
Resumo
Um dos problemas mais críticos do século XXI diz respeito a uma possível escassez dos recursos naturais para as gerações futuras. Um destes recursos é a água, a qual vem apresentando redução quanto a sua disponibilidade em condições de potabilidade. O estudo apresenta como objetivo geral criar um sistema de comando de revezamento de bombas de água com o relé RVB. Em termos metodológicos, é um estudo bibliográfico, explicativo, qualitativo, sendo apoiado por um processo de prototipagem. Os protótipos são artefatos ainda não finalizados, mas cujo estado é o mais próximo possível de um produto. Neste estudo, é descrita a finalidade, os materiais e apresentado o painel elétrico, onde para duas bombas, o relé aciona a bomba 1, com a bomba 2 ficando inoperante e assim sucessivamente. Este protótipo é aplicável para sistemas de abastecimento de água residenciais, sendo que seu uso reduz o desperdício de água, colaborando assim para um futuro mais sustentável do planeta.
Palavras-chave: Abastecimento de água. Bomba de água. Painel elétrico.
1 INTRODUÇÃO
Um dos recursos necessários para o funcionamento de qualquer organização é a água. Para se ter ideia do seu respectivo grau de importância, um dos objetivos do desenvolvimento sustentável (ODS) da Agenda 2030 diz respeito ao ODS 6, o qual diz respeito à questão da água potável e do saneamento (Lavall; Olssom, 2019). No caso específico deste estudo, o enfoque é mais voltado para o abastecimento, mais precisamente, para o controle de caixa d’água com o uso de duas bombas.
Num sistema de revezamento de bombas, a ideia principal é que haja uma alternância entre os equipamentos, de maneira que a bomba reserva não fique ociosa por muito tempo. Além disso, se por conta de algum problema não previsto, uma das bombas vier a apresentar falha em seu desempenho, prontamente a outra bomba d’água é acionada, com vistas a evitar possíveis impactos negativos sobre o abastecimento (Cavallini, 2023). Para que as bombas d’água possam funcionar adequadamente, faz-se necessário o uso de comandos elétricos, sendo que um dos componentes que integram este tipo de sistema são os relés. O relé a ser destacado neste estudo é o do tipo RVB, cuja aplicabilidade é ideal para acionar o revezamento entre bombas d’água (Garibalde, 2021).
Uma das vantagens na utilização dos relés diz respeito ao fato de estes materiais se caracterizarem pela separação entre o circuito de carga e o circuito do controle, o que ajuda na proteção do agente controlador, em especial nos casos em que porventura haver diferença entre a tensão da carga e a tensão de operação (Garibalde, 2021). Desta forma, pode-se assegurar não somente a eficiência na performance dos equipamentos, como também a garantia do abastecimento de água, sem interrupções neste tipo de operação.
O objetivo geral do estudo é criar um sistema de comando de revezamento de bombas d’água com o relé RVB. Os objetivos específicos do estudo são estes:
– Abordar sobre sustentabilidade e o uso consciente da água
– Desenvolver um protótipo de comando de revezamento de bombas com o relé do tipo RVB.
Para o problema de pesquisa, considerando o que é apontado por Zanella (2013), cujo estudo diz que a representação mais corriqueira deste tópico nos estudos científicos é no formato de pergunta. Assim, o problema de pesquisa é: De que forma um sistema de revezamento de bombas de água com o relé RVB pode colaborar para evitar desperdícios, bem como prolongar a vida útil das bombas usadas neste processo?
No contexto mundial e nacional, o estudo é importante, uma vez que duas situações corroboram para tal, sendo a primeira delas o uso consciente dos recursos naturais, em especial, a água. Este é uma preocupação justificável à luz do desenvolvimento sustentável, com vistas a evitar um possível esgotamento de água para as futuras gerações (DOLIVEIRA et al., 2021; FAO, 2020). Para tanto, faz-se necessário haver a eficiência no abastecimento de água, de maneira que haja a disponibilidade deste recurso, evitando-se a ocorrência de desperdícios (Krieck, 2020).
Quanto ao cenário estadual e municipal, o estudo busca, por meio da apresentação de protótipo, apresentar uma solução que seja aplicável a contextos como condomínios, bem como unidades cujo funcionamento é ininterrupto, como, por exemplo, hospitais (Graban, 2013). Assim, o revezamento de bombas pode não apenas colaborar com o abastecimento de água, como também influenciar positivamente sobre a vida útil dos equipamentos envolvidos neste tipo de operação (CAVALLINI, 2023).
2 USO CONSCIENTE DA ÁGUA NO CONTEXTO SUSTENTÁVEL DA AGENDA 2030
A abordagem a respeito da relevância da água para o meio ambiente e para as atividades industriais como um todo abarca uma contextualização sobre desenvolvimento sustentável. Uma das situações que remetem aos primórdios deste conceito é o Relatório de Brundtland (1987), cujo teor menciona uma das situações mais defendidas no contexto do desenvolvimento sustentável, a qual diz respeito à necessidade de se preservar os recursos naturais no presente para evitar um possível esgotamento, o qual prejudicaria a sobrevivência das gerações futuras (DEMPSEY et al., 2011; DOLIVEIRA et al., 2021; ELKINGTON, 2018; MARTIN, 2022).
Uma das razões que corrobora para isso diz respeito ao fato de que em décadas passadas não haver esse enfoque muito mais presente na sociedade contemporânea que é a necessidade de se preservar os recursos naturais (Campos; Silva; Machado, 2024). Esta foi uma situação muito comum ao longo de uma parte significativa do século XX, mas que gerou efeitos severos sobre o meio ambiente, resultando em aquecimento global, desmatamentos em série, emissão de gases do efeito estufa, dentre outros (Silveira, 2018).
Pode-se considerar que o desenvolvimento sustentável é uma abordagem mais ampla de crescimento econômico, a qual é cônscia da necessidade de se gerar prosperidade, mas de forma conciliada com as demandas sociais e ambientais (Doliveira et al., 2021). Em sua pesquisa, Ferrão (2017) relata que a sustentabilidade nos tempos atuais exerce forte influência sobre diversos segmentos de atuação, como, por exemplo, Administração, Contabilidade e Direito. A própria área de Engenharia também é impactada por essa realidade, o que ajuda a explicar o porquê da existência da Engenharia Ambiental (Melo, 2019).
No contexto do desenvolvimento sustentável, conforme Elkington (2013), um dos principais enfoques diz respeito ao uso consciente dos recursos naturais. Isto representa um desafio significativo, uma vez que conforme Bauman (2008), a humanidade hodierna cada vez mais levada ao consumismo, adquire coisas das quais não precisa, o que, por conseguinte, gera mais resíduos que acarretam em maiores níveis de poluição (Silvestrim et al., 2024).
Outro ponto a ser mencionado no panorama do desenvolvimento sustentável é a chamada Agenda 2030. Conforme Barbosa et al. (2019), esta agenda é formada por 17 Objetivos do Desenvolvimento Sustentável (ODS), os quais lidam com problemas cuja solução demanda a soma de esforços de todas as partes diretamente envolvidas (Lavall; Olssom, 2019). Conforme Campos, Silva e Machado (2024), isto engloba a questão da Fome Zero e Agricultura Sustentável (ODS 2), Saúde e Bem-Estar (ODS 3), Educação de Qualidade (ODS 4), Energia Limpa e Acessível (ODS 7) e Inovação e Infraestrutura (ODS 9).
Para este estudo, dá-se o destaque ao ODS 6, o qual trata sobre Água Potável e Saneamento Básico (Lavall; Olssom, 2019). Consoante Padovesi-Fonseca e Faria (2022), não se pode conceber um estado de coisas caracterizado pelo equilíbrio da vida na Terra sem a disponibilidade do líquido precioso. Soma-se a isso a questão das demandas com relação não somente ao ODS 6, mas também a necessidade de políticas públicas voltadas para esse segmento, numa perspectiva onde os usuários de água passem a adotar posturas mais responsáveis com relação a preservação deste recurso (Ponzilacqua; Sacilotto, 2021; Sales, 2022).
Dentre as políticas públicas necessárias, pode-se mencionar sobre as ações voltadas para a educação ambiental. Conforme Machado e Lacerda Júnior (2023), os desafios envoltos na consolidação da sustentabilidade são significativos, o que exige a união entre todas as partes interessadas no sentido do cumprimento dos propósitos ambientais. Por parte das autoridades públicas, mais precisamente os governantes, cumpre prover a disponibilidade de água para os usuários numa dimensão em que este líquido seja disponibilizado com a devida qualidade, com o respeito aos parâmetros de qualidade deste item (Pereira; Oliveira; Pinto, 2010).
A abordagem sobre a água também abarca a questão da escassez deste recurso em determinadas localidades do planeta. Um estudo feito pela Organização das Nações Unidas para Alimentação e Agricultura – FAO (2020) relata que ao menos 3 milhões de pessoas em todo o planeta moram em áreas agrícolas, mas convivem com a falta de água em níveis elevados. Ainda conforme FAO (2020), é necessário considerar que nos últimos 20 anos, houve uma redução de 20% com relação à disponibilidade de água doce no mundo, o que reitera a necessidade de se preservar a água para os mais diversos fins de utilização (Calente, Oliveira & Vallejo, 2020).
3 METODOLOGIA
Para este estudo, mais precisamente no que se refere a sua fundamentação, fez-se uso de pesquisa bibliográfica. Este processo acontece mediante pesquisa junto a artigos, livros e demais materiais que são vistos como pertinentes para uma construção textual (Gil, 2019). Conforme Nascimento-e-Silva (2020), as bases de dados são os repositórios cujo acervo possui estudos que podem suprir adequadamente aos problemas de pesquisa. Assim, no decurso do estudo foram consultadas as bases Google Acadêmico e Biblioteca Digital de Teses e Dissertações – BDTD.
É um estudo do tipo explicativo, o que segundo Vergara (2016) diz respeito aos estudos onde são elencados os fatores preponderantes para a ocorrência de um dado fenômeno. Quanto a sua natureza, o estudo é do tipo qualitativo, o qual segundo Minayo (2012) se caracteriza pelo prisma apreciativo sobre a realidade social na qual os fenômenos estudados se manifestam. Além disso, o estudo consiste num processo de prototipagem. Conforme explanado por Nascimento-e-Silva (2020), os protótipos são versões as mais próximas possíveis de um produto, sendo que para ser considerado como tal, são necessários testes de desempenho, os quais irão atestar a eficácia de aspectos como usabilidade, qualidade e efetividade (Silva, 2019).
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES
A primeira situação trabalhada neste processo de prototipagem diz respeito à elaboração de um projeto para revezamento de bombas, de maneira a assegurar o abastecimento de água em sistemas residenciais. Conforme explanado por PMI (2017), os projetos são esforços temporários cuja operacionalização se dá com vistas a solucionar um determinado problema. O projeto referente a este protótipo está destacado no Apêndice 1 logo após as referências. Foram projetados tanto o circuito de força, o qual conforme Pereira (2023) tem a incumbência de alimentar os pontos elétricos de força, bem como o circuito de comando, o qual de acordo com Gomes (2021), é responsável pelo controle de funcionamento de um equipamento industrial. As definições a respeito destes dois circuitos serviram para balizar os próximos passos de execução do projeto de prototipagem aqui em destaque. A Figura 1 apresenta o projeto, conforme se pode ver abaixo.
Figura 1: Projeto – Circuito de Força e Circuito de Comando
Fonte: Elaborado pelos autores (2024).
O segundo passo trabalhado no contexto do projeto diz respeito à questão dos materiais utilizados para a materialização do projeto. Conforme explanado tanto por Oliveira e Nascimento-e-Silva (2020) como também por Silva (2019), o cumprimento de objetivos consome de forma inevitável recursos, sendo que neste projeto houve a definição de quais materiais seriam necessários para acionar o revezamento de bombas de água. Abaixo a relação dos materiais utilizados:
Disjuntor 16 = 06 unidades;
Barramento tipo pente tripolar 63A = 01 unidade;
Relé RVB = 01 unidade;
Peças de mdf 35x50cm = 02 unidades;
Metros de canaletas 5x5cm – BRANCO = 02 metros
Peças de trilhos DIN 25cm = 02 peças;
Chaves seletoras 3 estágios NO+NF = 02 unidades;
Sinalizador verde = 02 unidades;
Sinalizador amarelo = 02 unidades;
Contactora 25A-220V = 02 unidades;
Relê térmico ajustável 16/24A = 02 unidades;
Contato auxiliar NO/NF = 02 unidades;
Metros de cabo 1mm = 10 metros;
Chave regulador de nível (BOIA) = 01 unidade.
Para fins de exemplificação, a Figura 2 apresenta um dos principais componentes do projeto aqui destacado: O Relé RVB.
Projeto 2: Exemplo de Relé do tipo RVB
Fonte: DKA Eletrônica e Automação (2024).
O processo de aquisição das peças ocorreu por meio de cotação (PEREIRA, GOMES & GUIMARÃES, 2023). Este processo ocorreu junto a 03 fornecedores na cidade de Manaus, capital do estado do Amazonas. A compra destes itens se fez necessária, pois foi a partir dela que se tornou possível a montagem do painel elétrico. Conforme explanado por Costa et al. (2023), a razão de ser do painel elétrico engloba a sua utilidade no sentido de evitar a ocorrência de curto-circuito, o que pode, por conseguinte, comprometer a integridade dos componentes do sistema elétrico. Para fins didáticos, a Figura 3 exibe um exemplo de painel elétrico aberto, conforme se pode ver a seguir.
Figura 3: Exemplo de painel elétrico aberto
Fonte: Costa et al. (2023).
Como um dos autores do estudo já trabalha na área de Engenharia Elétrica, isto contribuiu para que o processo de prototipagem acontecesse sem maiores percalços. No que se refere ao funcionamento do painel elétrico, ele acontece com vistas a auxiliar o sistema de abastecimento de água formado por duas bombas, havendo neste processo o revezamento entre os equipamentos. Isto não somente evita que uma das bombas fique por um longo período em funcionamento, o que poderia gerar reveses sobre o abastecimento de água (Cavallini, 2023).
A Figura 4 exibe o painel de controle elaborado para a prototipagem destacada nesta produção textual.
Figura 4: Painel de controle para o sistema de revezamento de bombas de água
Fonte: Elaborado pelos autores (2024).
No que se refere ao seu funcionamento, cumpre destacar o modo de funcionamento do relé RVB. Ao ser ligado, este componente inicia um processo chamado temporização, o qual é fixo em 6 segundos. Ao final deste retardo, será iniciado um de seus 2 contatos, mais precisamente o que não foi acionado na execução anterior do painel. Para fins didáticos, cada contato representa o acionamento de uma bomba de água (CAVALLINI, 2023). Assim, caso o último contato acionado tenha sido o 1, no final do retardo o relé RVB irá acionar o contato 2, permanecendo assim até que este contato seja desligado. A vantagem de uso do relé RVB é que ele mantém salvo em sua memória qual foi o último contato desligado.
Por meio deste protótipo, busca-se numa dimensão mais local fazer com que as águas sejam preservadas (CALENTE, OLIVEIRA & VALLEJO, 2020), uma vez que este sistema de revezamento de bombas evita que um dos equipamentos fique por longas horas ligado de forma desnecessária, o que configura desperdício (GRABAN, 2013; OLIVEIRA; NASCIMENTO-E-SILVA, 2023). No contexto mais global, a expansão de utilização deste protótipo não só cumpre o seu papel voltado para solucionar problemas (Nascimento-e-Silva, 2020; Silva, 2019; Silva et al., 2024), mas também evita que o precioso líquido seja desperdiçado, contribuindo assim para sistemas de abastecimento de água consonantes com a sustentabilidade e a Agenda 2030 (LAVALL & OLSSOM, 2019; MARTIN, 2022).
5 CONCLUSÃO/CONSIDERAÇÕES FINAIS
O objetivo geral do estudo consistiu em criar um sistema de comando de revezamento de bombas d’água com o relé RVB. No transcurso da pesquisa, foi possível perceber como está crítica a situação da disponibilidade de água no planeta, assim como acontece com os demais recursos naturais. As ações antrópicas severas sobre o meio ambiente acabam fazendo com que as projeções futuras quanto ao percentual de água doce disponível no planeta não sejam muito animadoras. Tal cenário reitera a necessidade de se trabalhar com maior afinco esta questão do ODS 6 da Agenda 2030, numa dimensão em que a água seja preservada, evitando-se assim os desperdícios.
Neste estudo, o que se buscou foi apresentar uma proposta de melhoria à luz da Engenharia, tendo como foco o revezamento de bombas de água com o relé RVB. Neste sentido, o protótipo aqui apresentado é aplicável a sistemas de abastecimento de água residenciais, de maneira que o revezamento das bombas torna este processo mais eficiente, o que não somente auxilia na questão do prolongamento de vida útil dos equipamentos, como também evitar que uma das bombas do sistema funcione por longas horas, em detrimento da ociosidade da outra bomba. Com isso, gera-se uma solução eficaz voltada para evitar o gasto desnecessário de água nas caixas, corroborando assim para um futuro mais sustentável do planeta, por meio da preservação dos recursos hídricos.
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1 Discente do Curso Superior de Engenharia Elétrica da Faculdade Nilton Lins e-mail: eng.rodrigo.metech@gmail.com
2 Docente do Curso Superior de Engenharia Elétrica da Faculdade Nilton Lins. e-mail: ma.dp@uol.com.br