EXPANSÃO_ARTIGO_CIENTIFICO (6)

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INSTITUTO FEDERAL DE ALAGOAS – IFAL
CAMPUS ARAPIRACA
JOÃO VICTOR A. R. BRITO
JAMISON ALVES DE PAULO
SISTEMA WEB PARA MONITORAMENTO SUSTENTÁVEL
DE ÁGUA E ENERGIA COM DASHBOARD INTERATIVO
ARAPIRACA – AL
2025
JOÃO VICTOR A. R. BRITO
JAMISON ALVES DE PAULO
SISTEMA WEB PARA MONITORAMENTO SUSTENTÁVEL
DE ÁGUA E ENERGIA COM DASHBOARD INTERATIVO
Artigo científico apresentado ao Curso de Bacharelado em Sistemas de
Informação do Instituto Federal de Alagoas – Campus Arapiraca, como
requisito parcial para obtenção do título de Bacharel em Sistemas de
Informação.
Orientadora: Prof.ª Me. Renata I. S. Pereira
ARAPIRACA – AL
2025
Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)
Instituto Federal de Alagoas – IFAL – Campus Arapiraca
Biblioteca Prof.ª Maria das Graças de Lima Leite
BRITO, João Victor A. R.
Sistema web para monitoramento sustentável de água e energia com
dashboard interativo / João Victor A. R. Brito, Jamison Alves de Paulo.
– Arapiraca, 2025.
45 f. : il.
Orientadora: Prof.ª Me. Renata I. S. Pereira.
Artigo científico (Graduação) – Instituto Federal de Alagoas – Campus
Arapiraca, Curso de Bacharelado em Sistemas de Informação, 2025.
1. Internet das Coisas. 2. Sustentabilidade. 3. Monitoramento. 4.
Dashboard. 5. Firebase.
I. Paulo, Jamison Alves de. II. Pereira, Renata I. S. III. Instituto Federal
de Alagoas. IV. Título.
Elaborada pelo bibliotecário responsável, conforme AACR2.
(A ficha catalográfica definitiva será emitida pela biblioteca do IFAL.)
INSTITUTO FEDERAL DE ALAGOAS – IFAL
CAMPUS ARAPIRACA
CURSO DE BACHARELADO EM SISTEMAS DE
INFORMAÇÃO
SISTEMA WEB PARA MONITORAMENTO SUSTENTÁVEL
DE ÁGUA E ENERGIA COM DASHBOARD INTERATIVO
Artigo científico apresentado ao Curso de Bacharelado em Sistemas de
Informação do Instituto Federal de Alagoas – Campus Arapiraca, como
requisito parcial para obtenção do título de Bacharel em Sistemas de
Informação.
Aprovado em: de de 2025.
Banca Examinadora:
Prof.ª Me. Renata I. S. Pereira (IFAL) – Orientadora
Prof. (Nome do avaliador 1) – IFAL
Prof. (Nome do avaliador 2) – IFAL
ARAPIRACA – AL
2025
Resumo
Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema web voltado ao monitoramento
sustentável de água e energia elétrica em ambiente institucional. O sistema permite a
visualização de dados por meio de um dashboard interativo, construído com tecnologias de
baixo custo e alta acessibilidade, utilizando o ecossistema serverless do Google Firebase.
A aplicação foi concebida para facilitar a conscientização sobre o consumo de recursos,
permitindo que usuários visualizem padrões de gasto em tempo real, comparações por
turno e histórico diário. A solução proposta foi validada com dados reais do Instituto
Federal de Alagoas (IFAL), Campus Arapiraca, referentes ao consumo dos meses de janeiro
e fevereiro de 2025. Os resultados demonstram o potencial da ferramenta para apoiar
estratégias de economia e gestão eficiente dos recursos hídricos e energéticos, alinhando-se
aos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) 6 e 7 da Agenda 2030.
Palavras-chave: Internet das Coisas. Sustentabilidade. Monitoramento. Dashboard.
Firebase.
Abstract
This work presents the development of a web system aimed at sustainable monitoring
of water and electric energy consumption in an institutional environment. The system
provides data visualization through an interactive dashboard, built with low-cost and
accessible technologies using the Google Firebase serverless ecosystem. The application was
designed to promote awareness of resource consumption, enabling users to view real-time
usage patterns, shift-based comparisons, and daily history. The proposed solution was
validated using real data from the Federal Institute of Alagoas (IFAL), Arapiraca campus,
covering January and February 2025. The results demonstrate the tool’s potential to
support strategies for efficient water and energy management, aligned with the United
Nations Sustainable Development Goals (SDGs) 6 and 7 of the 2030 Agenda.
Keywords: Internet of Things. Sustainability. Monitoring. Dashboard. Firebase.
6
1 Introdução
O crescimento populacional, a urbanização acelerada e o aumento da demanda por recursos
naturais evidenciam a urgência de práticas sustentáveis voltadas à conservação e ao uso
racional de recursos essenciais como água e energia elétrica. Esses recursos enfrentam,
nas últimas décadas, pressões crescentes decorrentes de padrões de consumo ineficientes,
infraestrutura defasada e aumento do desperdício. As consequências manifestam-se não
apenas em custos financeiros mais elevados, mas também em impactos ambientais e sociais
de grande escala, como a escassez hídrica, a sobrecarga das matrizes energéticas e a
intensificação das mudanças climáticas.
Em instituições públicas de ensino, a adoção de práticas sustentáveis ganha uma
dimensão adicional: além da economia de recursos, há um papel educativo e formativo.
O ambiente escolar pode ser compreendido como um living lab, um laboratório vivo em
que estudantes, professores e técnicos participam da construção e validação de soluções
tecnológicas aplicadas à sustentabilidade. Assim, projetos de monitoramento ambiental
não apenas geram dados úteis à gestão, mas também servem como ferramentas pedagó-
gicas, estimulando o engajamento da comunidade em temas relacionados à eficiência e
responsabilidade socioambiental.
Nesse contexto, destacam-se os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
(ODS) da Agenda 2030, propostos pela Organização das Nações Unidas (ONU). Em
especial, o ODS 6 — Água potável e saneamento — e o ODS 7 — Energia acessível e
limpa — estabelecem metas globais para garantir a disponibilidade e a gestão sustentável
desses recursos (United Nations, 2015a; United Nations, 2015b). Tais objetivos orientam
políticas públicas e iniciativas locais que buscam reduzir o consumo, aumentar a eficiência
e promover a conscientização.
A evolução tecnológica recente tornou viável o monitoramento de consumo em
tempo quase real com custos reduzidos, graças à convergência de dois fatores principais: a
Internet das Coisas (Internet of Things – IoT) e os serviços de computação em nuvem.
A IoT permite que dispositivos sensoriais coletem dados de forma contínua e automati-
zada, enquanto as plataformas em nuvem (cloud computing) oferecem armazenamento,
processamento e visualização acessíveis a partir de qualquer dispositivo conectado. Essa
combinação potencializa o uso de indicadores e séries temporais para análises gerenciais,
facilitando a compreensão de padrões de consumo e o desenvolvimento de estratégias de
economia.
No contexto acadêmico, estudos com instrumentação IoT têm mostrado ganhos
expressivos de precisão e utilidade gerencial quando dados de consumo de água e energia são
convertidos em painéis analíticos e visualizações contínuas (SILVA; OLIVEIRA; SANTOS,
Capítulo 1. Introdução 7
2025). Esforços recentes de universidades e institutos federais destacam ainda a importância
da padronização de indicadores, da governança de dados e da utilização de dashboards como
instrumentos de transparência e de apoio à tomada de decisão (SIQUEIRA; CARVALHO;
MENEZES, 2023).
Diante desse cenário, o presente trabalho propõe o desenvolvimento e a descrição de
um dashboard web gratuito, hospedado em ambiente de nuvem, voltado ao monitoramento
do consumo de água e energia em instituições de ensino. A solução, baseada no ecossistema
do Google Firebase, utiliza serviços gerenciados para coleta, armazenamento e distribuição
de dados e foi validada com registros reais do Instituto Federal de Alagoas (IFAL), Campus
Arapiraca. O sistema oferece gráficos comparativos por turnos, visualizações históricas e
indicadores de consumo, acompanhados de dicas de sustentabilidade e economia, de forma
a incentivar a conscientização dos usuários.
1.1 Problema de pesquisa e justificativa
A gestão de recursos em instituições de ensino enfrenta desafios relacionados à ausência de
ferramentas tecnológicas acessíveis que permitam o acompanhamento integrado dedados
de água e energia. Muitas dessas instituições dependem de medições manuais, planilhas ou
relatórios mensais que não oferecem visão temporal detalhada, dificultando a identificação
de padrões de desperdício ou de oportunidades de melhoria.
Painéis de monitoramento eficientes devem combinar atualização oportuna, clareza
visual e baixo custo operacional. No entanto, soluções comerciais com tais características
costumam exigir investimento em infraestrutura e equipe técnica especializada, o que invia-
biliza sua adoção em contextos educacionais públicos. Assim, propõe-se o desenvolvimento
de uma solução cloud-first, de baixo custo e fácil replicação, que se apoie em serviços
gerenciados e que possa ser mantida por equipes acadêmicas com conhecimento técnico
limitado.
A justificativa central deste trabalho está na busca por uma ferramenta que una
três dimensões complementares: a eficiência operacional (redução de desperdício e custos),
a transparência institucional (disponibilização pública de dados) e a função pedagógica
(uso do sistema como instrumento de educação ambiental). Além de sua relevância técnica,
o projeto contribui para os debates contemporâneos sobre sustentabilidade e inovação
tecnológica em ambientes educacionais.
Capítulo 1. Introdução 8
1.2 Objetivos
1.2.1 Objetivo geral
Projetar, implementar e descrever um dashboard web para monitoramento de água e energia
em ambiente educacional, com atualização próxima ao tempo real, visualizações históricas
e comparativos por turnos, apoiando ações de conscientização e gestão sustentável.
1.2.2 Objetivos específicos
• Implementar a solução com hospedagem em nuvem e banco de dados NoSQL
(Firestore), priorizando simplicidade de implantação e baixo custo.
• Desenvolver um dashboard interativo com filtros temporais, gráficos de histórico e
comparação por turnos, além de indicadores sintéticos de consumo.
• Documentar a modelagem de dados e os processos de inserção e higienização de
registros (incluindo importação de arquivos CSV).
• Validar a viabilidade do sistema utilizando dados reais do IFAL (Campus Arapiraca)
e analisar padrões visuais de consumo (tendências, picos e sazonalidades).
• Incorporar no dashboard dicas de consumo consciente e orientações alinhadas aos
ODS 6 e 7.
• Indicar caminhos de evolução tecnológica, incluindo integração futura com sensores
físicos (ESP32) e mecanismos automáticos de alerta.
1.3 Contribuições
As principais contribuições deste trabalho podem ser assim resumidas:
1. Desenvolvimento de um protótipo funcional e replicável de dashboard para
monitoramento de água e energia baseado em serviços de nuvem (Firebase).
2. Definição de um modelo de dados simples e extensível para séries temporais de
consumo e um roteiro de implantação voltado a contextos educacionais.
3. Implementação de um conjunto de visualizações de dados voltadas à análise
rápida (histórico, comparativo por turnos e indicadores) e de conteúdo educativo
integrado para conscientização.
Capítulo 1. Introdução 9
1.4 Delimitações e premissas
• Contexto: monitoramento de água e energia em ambiente educacional, com amos-
tragem variando de minuto a hora.
• Backend: Firebase/Firestore; frontend: React e biblioteca de gráficos compatível
(Chart.js ou Recharts).
• Segurança: adoção de regras de acesso com princípio de mínimo privilégio e minimi-
zação de dados pessoais.
• Fora do escopo: comparação entre plataformas multi-cloud, processamento em edge
computing e predição por aprendizado de máquina (indicados apenas como trabalhos
futuros).
1.5 Definições e escopo terminológico
• Consumo total do período: soma de todas as leituras válidas dentro do intervalo
selecionado.
• Média diária: divisão do consumo total pelo número de dias do período analisado.
• Pico de consumo: maior valor de leitura (ou de agregação diária) registrado no
período.
• Turnos: agrupamentos de leituras por faixas horárias (manhã, tarde e noite) para
fins comparativos e analíticos.
1.6 Estrutura do trabalho
O Capítulo 2 aprofunda o Referencial Teórico, abordando os ODS 6 e 7, os fundamentos da
Internet das Coisas (IoT) aplicados ao monitoramento e a utilização de serviços em nuvem
(Backend as a Service, BaaS) como o Firebase. O Capítulo 3 descreve a Metodologia e o
Desenvolvimento do sistema, incluindo a arquitetura, a modelagem de dados, o front-end
e os processos de inserção de dados. O Capítulo 4 apresenta os Resultados e a Discussão,
com ênfase na análise visual dos dados reais do IFAL e nas implicações práticas do uso do
dashboard. Por fim, o Capítulo 5 traz as Conclusões e propõe perspectivas de evolução
tecnológica e pedagógica do sistema.
10
2 Referencial Teórico
Este capítulo apresenta os principais conceitos que fundamentam o desenvolvimento do
sistema web proposto, abrangendo os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS)
relacionados à temática do trabalho, os fundamentos da Internet das Coisas (IoT) aplicados
ao monitoramento de água e energia, e as tecnologias de computação em nuvem adotadas
no projeto, com destaque para o uso de plataformas do tipo Backend as a Service (BaaS),
em especial o Firebase. Por fim, são discutidos trabalhos correlatos que abordam soluções
semelhantes, permitindo situar o presente estudo no contexto da literatura recente.
2.1 Sustentabilidade e os ODS 6 e 7
A sustentabilidade representa um dos maiores desafios contemporâneos, demandando ações
integradas entre governos, instituições e sociedade civil para promover o uso responsável
dos recursos naturais. A Organização das Nações Unidas (ONU), por meio da Agenda
2030, definiu 17 Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) que orientam políticas
públicas e iniciativas privadas rumo a um modelo de desenvolvimento mais equilibrado.
Entre esses objetivos, destacam-se o ODS 6 — Água potável e saneamento —
e o ODS 7 — Energia limpa e acessível. O primeiro busca assegurar a disponibilidade
e a gestão sustentável da água para todos, enquanto o segundo visa garantir o acesso
confiável, sustentável e moderno à energia a preços acessíveis (United Nations, 2015a;
United Nations, 2015b). Tais metas se articulam diretamente com o tema deste trabalho,
pois o monitoramento digital do consumo desses recursos pode oferecer dados e indicadores
valiosos para orientar políticas de uso racional e identificar oportunidades de economia.
Projetos de monitoramento e automação em ambientes institucionais, especi-
almente no ensino público, têm potencial para contribuir significativamente com esses
objetivos, tornando o consumo mais visível e compreensível para gestores e usuários.
Além de apoiar a tomada de decisão, essas soluções promovem a educação ambiental e o
engajamento coletivo em práticas de sustentabilidade. No contexto brasileiro, planos e di-
retrizes setoriais reforçam a importância da gestão integrada de recursos, da transparência
dos indicadores e da governança de dados como pilares de eficiência e responsabilidade
ambiental.
2.2 Internet das Coisas (IoT) para monitoramento
A Internet das Coisas (IoT) tem transformado a forma como dados são coletados e utilizados
em diferentes domínios. Trata-se de um paradigma tecnológico que conecta objetos físicos
Capítulo 2. Referencial Teórico 11
— sensores, atuadores e dispositivos embarcados — à internet, permitindo comunicação,
análise e controle automatizado.
Arquitetura típica
As soluções baseadas em IoT geralmente seguem uma arquitetura em múltiplas camadas.
De forma simplificada, é possível identificar quatro principais níveis:
1. Dispositivos e sensores: responsáveis pela coleta de dados físicos, como vazão,
tensão, corrente elétrica ou temperatura;
2. Gateway e comunicação: camada intermediária que agrega e transmite dados
entre sensores e a nuvem;
3. Serviços em nuvem: responsáveis pelo armazenamento, processamento e disponi-
bilização dos dados;
4. Aplicação: camada de interação com o usuário, na qual são apresentadas visualiza-
ções, indicadores e alertas.
Essa divisão favorece a escalabilidade e a manutenção,permitindo que os compo-
nentes evoluam de forma modular. Em projetos acadêmicos e educacionais, essa estrutura
modular também facilita o aprendizado e a experimentação com diferentes tecnologias e
protocolos.
Protocolos e conectividade
A camada de comunicação é um elemento crucial na arquitetura IoT, pois influencia
diretamente o custo, a cobertura e o consumo energético do sistema. As opções mais
comuns incluem:
• Wi-Fi: oferece alta taxa de transmissão e ampla disponibilidade em ambientes
acadêmicos, sendo ideal para protótipos locais. Seu consumo energético é maior,
mas a infraestrutura existente reduz custos de implantação.
• Bluetooth Low Energy (BLE): apresenta baixo consumo de energia, adequado
para sensores próximos a gateways, com limitação de alcance.
• LoRa/LoRaWAN: tecnologia de longo alcance e baixo consumo, indicada para
áreas extensas, como campi universitários, com baixa necessidade de taxa de dados.
Na camada de aplicação, protocolos como HTTP/REST e MQTT são am-
plamente utilizados. O primeiro simplifica integrações e é compatível com aplicações
web, enquanto o segundo reduz a sobrecarga de comunicação, sendo mais eficiente para
Capítulo 2. Referencial Teórico 12
telemetria em tempo real. Em ambos os casos, práticas de segurança — como autenticação
e uso de transporte criptografado (TLS) — são indispensáveis para garantir integridade e
privacidade dos dados (OWASP Foundation, 2024).
O papel do ESP32
O ESP32 é um microcontrolador amplamente utilizado em projetos de IoT devido à sua
integração nativa com Wi-Fi e Bluetooth, além do baixo custo e da versatilidade. Ele
suporta múltiplos periféricos, modos de economia de energia e recursos de processamento
suficientes para executar tarefas locais de pré-processamento de dados. Em projetos de
monitoramento de campus, o ESP32 pode ser configurado para ler medições de sensores
de energia ou de vazão e enviar essas informações diretamente para a nuvem, reduzindo a
necessidade de infraestrutura adicional (Espressif Systems, 2024).
2.3 Plataformas em nuvem e BaaS (Firebase)
Visão geral e componentes
A computação em nuvem consolidou-se como uma solução essencial para o desenvolvi-
mento de sistemas modernos, permitindo escalabilidade, redução de custos e facilidade de
manutenção. Entre as modalidades disponíveis, o modelo Backend as a Service (BaaS) se
destaca por oferecer infraestrutura pronta para autenticação, banco de dados, hospedagem
e notificações, abstraindo a maior parte da complexidade de um backend tradicional.
O Firebase, plataforma utilizada neste projeto, é uma solução BaaS desenvolvida
pelo Google que reúne diversos serviços integrados: Firestore (banco de dados NoSQL
orientado a documentos), Authentication (gerenciamento de identidade), Hosting (hos-
pedagem estática via CDN e HTTPS), Functions (execução de código sob demanda),
Storage (armazenamento de arquivos) e Cloud Messaging (notificações). Essa aborda-
gem simplifica a implementação e garante tempo de desenvolvimento reduzido — fator
importante em ambientes acadêmicos e de prototipagem.
Vantagens e limitações
O uso do Firebase proporciona diversas vantagens, como baixo time-to-value, escalabilidade
gerenciada e suporte a atualizações em tempo quase real por meio de listeners. Além
disso, seu plano gratuito (free tier) é suficiente para pequenos projetos e experimentos.
Contudo, há limitações, como cotas restritas de uso, custos variáveis conforme o número
de operações (leituras, gravações e transferência de dados) e necessidade de configuração
criteriosa de security rules para garantir desempenho e segurança (Google Firebase, 2025a;
Google Firebase, 2025b).
Capítulo 2. Referencial Teórico 13
2.4 Estado da Arte (Trabalhos correlatos)
Esta seção sintetiza trabalhos recentes que exploram o uso de tecnologias IoT e plataformas
em nuvem para o monitoramento de consumo de água e energia, com destaque para a
visualização de dados em dashboards e a integração de múltiplas fontes de informação.
Monitoramento integrado de água e energia
Barros et al. (2025) relatam uma implementação de instrumentação IoT para mensuração
de consumo de água e energia em ambiente laboratorial, com uma plataforma de dados
que consolida indicadores e oferece visualizações interativas (??). O estudo demonstra o
potencial de soluções integradas para gestão de recursos e reforça a importância dos smart
campuses como ambientes de experimentação tecnológica.
Infraestrutura IoT de campus e visualização de dados
Siqueira et al. (2022) propõem uma infraestrutura de campus inteligente (smart campus)
voltada ao monitoramento hídrico, destacando a relevância da padronização de indicadores,
da governança de dados e da visualização contínua como instrumentos de transparência e
priorização de investimentos (??). Em paralelo, Bessa et al. (2025) apresentam o uso de
redes LoRaWAN para monitoramento energético em campi universitários, com integração
a painéis de observabilidade e alertas automáticos (BESSA; FARIAS; LIMA, 2025).
Comparativo e posicionamento do presente trabalho
Comparando-se aos estudos mencionados, este projeto distingue-se por combinar:
• Tecnologia: uso do Firebase (BaaS) como base tecnológica para baixo custo e
fácil replicação;
• Escopo: monitoramento simultâneo de água e energia, permitindo análise cruzada
entre insumos;
• Interface: dashboard interativo com visualizações por turnos e histórico temporal;
• Engajamento: integração de dicas de consumo consciente e conteúdos educativos
no próprio painel;
• Evolução: proposta de integração futura com dispositivos ESP32, ampliando o
alcance da automação e reduzindo a intervenção manual.
Capítulo 2. Referencial Teórico 14
2.5 Síntese
O referencial teórico fundamenta as escolhas tecnológicas e metodológicas do projeto. A
IoT surge como meio de tornar o consumo de recursos mais transparente e rastreável; o
BaaS, especialmente o Firebase, garante agilidade e baixo custo de desenvolvimento; e os
dashboards consolidam dados em visualizações acessíveis que estimulam tanto a gestão
eficiente quanto a conscientização ambiental.
As lacunas identificadas na literatura — como a falta de padronização de indi-
cadores, a dificuldade de integração de dados e o baixo engajamento dos usuários — são
parcialmente enfrentadas pela proposta deste trabalho, que alia simplicidade tecnológica,
relevância pedagógica e alinhamento com os ODS 6 e 7.
15
3 Metodologia
Este trabalho adota uma abordagem de pesquisa aplicada, com caráter exploratório e
avaliativo, voltada ao desenvolvimento e validação de um protótipo funcional de sistema
web para monitoramento do consumo de água e energia elétrica. A pesquisa tem natureza
prática e tecnológica, com foco na concepção, implementação e análise de uma solução
digital baseada em nuvem.
As atividades foram organizadas em cinco etapas principais: (i) levantamento de
requisitos e análise de viabilidade; (ii) definição da arquitetura e modelagem de dados; (iii)
desenvolvimento do sistema e integração dos componentes; (iv) coleta e inserção de dados
reais; (v) validação e análise dos resultados obtidos.
3.1 Arquitetura geral do sistema
A arquitetura proposta foi projetada para ser escalável, de baixo custo e fácil manutenção,
adotando uma abordagem serverless fundamentada no ecossistema do Google Firebase. O
diagrama geral da arquitetura é apresentado na Figura 1, e representa a integração entre
as camadas de aplicação, banco de dados e hospedagem.
Figura 1 – Arquitetura geral do sistema (React, Firebase/Firestore, Hosting e scripts de
importação).
Os componentes principais são descritos a seguir:
Capítulo 3. Metodologia 16
• Front-end (React): aplicação web responsável pela interface com o usuário,
exibindo o dashboard interativo, gráficos, filtros e indicadores.
• Back-end (Firebase):
– Firestore: banco de dados NoSQL orientado a documentos, utilizado para
armazenar leituras de consumo de água e energia.
– Firebase Hosting: serviço de hospedagem dos artefatos do front-end, com
distribuiçãovia CDN e acesso HTTPS.
• Scripts de importação (Node.js): utilitários criados para realizar a carga inicial
de dados e importações em massa a partir de planilhas (formato CSV), utilizando o
Firebase Admin SDK.
A comunicação entre o front-end e o banco de dados ocorre por meio do Firebase
SDK, que disponibiliza interfaces para leitura, escrita e atualização em tempo quase
real. Essa integração permite que alterações nas coleções do Firestore sejam refletidas
automaticamente na interface do usuário por meio de listeners configurados com o método
onSnapshot, mantendo o dashboard sempre sincronizado (Google Firebase, 2025a).
3.2 Camada de armazenamento (Firestore)
O Cloud Firestore foi escolhido por combinar três fatores essenciais ao projeto: (a)
escalabilidade automática; (b) modelo de precificação baseado em operações (leituras,
gravações e transferências); (c) sincronização quase em tempo real entre múltiplos clientes
conectados.
A modelagem NoSQL foi estruturada para atender ao formato de séries temporais,
organizando as leituras de consumo em documentos independentes. Cada leitura representa
um ponto no tempo, identificado pelo tipo de recurso e pelo turno de coleta.
3.2.1 Modelagem de dados
As leituras são armazenadas na coleção leituras, com a seguinte estrutura simplificada:
{
"type": "energy",
"value": 45.7,
"shift": "morning",
"timestamp": "2025-01-01T00:00:00-03:00"
}
Cada campo possui a seguinte finalidade:
Capítulo 3. Metodologia 17
• type (string): identifica o tipo de recurso monitorado (energy ou water);
• value (number): representa a leitura numérica (em kWh ou litros);
• shift (string): indica o turno da leitura (morning, afternoon ou night);
• timestamp (timestamp): registra a data e a hora exatas da medição.
A modelagem priorizou a simplicidade e a clareza dos registros, permitindo
consultas rápidas por tipo de insumo e por intervalo de tempo. A indexação automática
do Firestore favorece consultas cronológicas e filtragens dinâmicas realizadas diretamente
no navegador do usuário.
3.3 Aplicação web e dashboard interativo
A aplicação web foi implementada em React, framework moderno baseado em componentes
reutilizáveis e reatividade declarativa. A integração com o Firestore é feita diretamente
via SDK, sem necessidade de intermediários. O painel (dashboard) apresenta quatro tipos
principais de visualização:
1. Histórico de consumo: gráfico de linhas que exibe a variação de consumo diário
ao longo do período selecionado;
2. Comparativo por turnos: gráfico de barras que compara os consumos da manhã,
tarde e noite;
3. Indicadores sintéticos: cartões com valores resumidos, como total, média e pico
de consumo;
4. Dicas de consumo consciente: mensagens rotativas que incentivam a redução de
desperdícios.
A Figura 2 exemplifica a estrutura visual da aplicação e o modo como os dados
são atualizados em tempo quase real.
3.3.1 Atualização em tempo real
Para garantir atualizações automáticas, foi implementado um listener com o método
onSnapshot, responsável por monitorar as mudanças na coleção leituras. Quando um
novo dado é inserido ou atualizado, o evento é imediatamente propagado ao navegador,
refletindo-se na visualização. O código simplificado é apresentado no exemplo abaixo:
Capítulo 3. Metodologia 18
figuras/dashboard.png
Figura 2 – Exemplo de tela do dashboard interativo de consumo.
useEffect(() => {
const q = query(collection(db, "leituras"),
where("type", "==", "energy"));
const unsub = onSnapshot(q, (snap) => {
const points = snap.docs.map(d => ({ id: d.id, ...d.data() }));
setPoints(points);
});
return () => unsub();
}, []);
Listing 3.1 – Listener em tempo real com Firestore
Essa abordagem elimina a necessidade de rotinas de atualização manual (polling)
e reduz o tráfego de rede, garantindo maior eficiência.
Capítulo 3. Metodologia 19
3.4 Coleta e tratamento de dados
Os dados utilizados na validação do sistema foram obtidos a partir de registros reais
de consumo de água e energia elétrica do Instituto Federal de Alagoas (IFAL), Campus
Arapiraca, referentes aos meses de janeiro e fevereiro de 2025. Esses valores foram
exportados de planilhas institucionais e tratados por meio de scripts desenvolvidos em
Node.js para padronização e inserção no Firestore.
O processo de tratamento envolveu:
• remoção de registros inconsistentes e duplicados;
• padronização de campos de data e hora (ISO 8601);
• cálculo de médias diárias e totais por turno;
• categorização entre consumo de água e energia.
As informações resultantes foram utilizadas como base para as visualizações do
painel, permitindo observar tendências, variações sazonais e picos de uso em diferentes
turnos.
3.5 Limitações e considerações de uso
Algumas limitações foram identificadas durante o desenvolvimento:
• O plano gratuito do Firebase (Spark Plan) impõe restrições de armazenamento e
número de operações diárias;
• O sistema atual depende da inserção manual de dados, não possuindo coleta auto-
matizada via sensores físicos;
• A visualização é focada em dados agregados e não contempla análise preditiva ou
relatórios automáticos;
• O uso contínuo em larga escala requer ajustes de performance e de regras de segurança
(security rules).
Apesar dessas limitações, o protótipo demonstrou ser funcional, eficiente e acessível,
comprovando a viabilidade de soluções serverless para monitoramento institucional de
recursos naturais.
Capítulo 3. Metodologia 20
3.6 Ambiente de desenvolvimento
O desenvolvimento foi realizado em ambiente multiplataforma, com o seguinte conjunto
de ferramentas e versões:
• Sistema operacional: Windows 11 Pro e Ubuntu 22.04 LTS;
• Node.js: versão 20.x;
• React: versão 19.1.0;
• Firebase JS SDK: versão 11.x;
• Biblioteca de gráficos: react-chartjs-2 (Chart.js 4.x);
• IDE: Visual Studio Code;
• Controle de versão: GitHub.
O código-fonte foi organizado em módulos (/src, /scripts, /data) e documen-
tado para reprodutibilidade. Todas as variáveis de ambiente sensíveis foram configuradas
localmente (FIREBASE_API_KEY, FIREBASE_PROJECT_ID, FIREBASE_MEASUREMENT_ID) e
não expostas publicamente.
3.7 Síntese metodológica
Em síntese, a metodologia adotada combina princípios de engenharia de software e de
pesquisa aplicada, estruturando um ciclo completo de desenvolvimento — da modelagem
ao teste do protótipo — com base em dados reais e infraestrutura em nuvem. O resultado
é um sistema funcional, de baixo custo e fácil replicação, que oferece um ponto de partida
concreto para projetos futuros com automação IoT e sensores físicos.
21
4 Resultados e Discussão
Neste capítulo, são apresentados os principais resultados obtidos com a implementação
e a validação do sistema proposto. Os resultados foram analisados sob duas dimensões
complementares: (i) o desempenho técnico e a estabilidade da aplicação web; e (ii) o valor
informacional e gerencial das visualizações produzidas a partir dos dados reais de consumo
do IFAL – Campus Arapiraca. Além disso, discute-se o potencial pedagógico do dashboard
e suas contribuições para a conscientização ambiental e eficiência no uso dos recursos.
4.1 Evolução da interface e experiência de uso
Durante o desenvolvimento, a interface do sistema passou por ajustes para aprimorar a
clareza visual e a usabilidade. A primeira versão atendeu aos requisitos funcionais básicos,
mas apresentava elementos visuais genéricos. A versão final adotou uma hierarquia visual
mais definida, com padronização de cores, tipografia legível e distribuição equilibrada de
informações na tela.
O dashboard resultante apresenta visualizações dinâmicas e responsivas, orga-
nizadas em blocos de informação que permitem ao usuário interpretar rapidamente o
comportamento do consumo. A interface segue princípios de design centrado no usuário,
privilegiando simplicidade, contraste adequado e consistência entre elementos. O conjunto
de gráficos e indicadores facilita a análise comparativa entre períodos e turnos, além de
destacar padrões e picos de consumo.
Embora nãotenha sido conduzido um teste formal de usabilidade, observações
durante o uso indicaram facilidade de navegação e compreensão das funcionalidades. As
reações iniciais de docentes e técnicos administrativos sugerem que o sistema é intuitivo e
útil para acompanhamento contínuo.
4.2 Desempenho técnico e comportamento do sistema
O sistema mostrou-se estável em execução contínua e com baixo consumo de recursos
computacionais. A integração entre o front-end (React) e o banco de dados Firestore
manteve atualizações em tempo quase real, por meio do uso de onSnapshot. Testes
empíricos indicaram que o tempo de resposta percebido pelo usuário é imediato, sem
necessidade de recarregar a página.
A utilização do plano gratuito (Spark Plan) do Firebase foi suficiente para a escala
do protótipo, sem ultrapassar as cotas de leitura, gravação ou armazenamento. Os custos
Capítulo 4. Resultados e Discussão 22
estimados para ampliação da solução permanecem baixos, reforçando a viabilidade do
modelo para ambientes educacionais que necessitem de ferramentas acessíveis.
4.3 Validação com dados reais do IFAL
Para validar o funcionamento do sistema, foram utilizados dados reais de consumo de
energia e água do Instituto Federal de Alagoas (IFAL), Campus Arapiraca, referentes aos
meses de janeiro e fevereiro de 2025. Os dados foram previamente tratados e importados
para o Firestore, permitindo a geração de gráficos históricos e comparativos.
Durante o mês de janeiro, observou-se um padrão estável de consumo de energia,
com médias diárias entre 350 e 400 kWh. Esse período coincide com o recesso acadêmico,
quando há menor utilização de laboratórios e climatização. Já no mês de fevereiro, o
consumo apresentou aumento significativo, com picos próximos a 878 kWh, associados ao
retorno das atividades letivas e ao uso intensivo de equipamentos elétricos.
Na Figura 3, são ilustradas as visualizações do painel para os dois meses de análise.
As curvas de tendência mostram variações consistentes com o calendário acadêmico e
reforçam a importância da coleta contínua para identificar sazonalidades e anomalias.
Além do consumo total e histórico, o sistema permite comparar os valores médios
por turno (manhã, tarde e noite). Essa segmentação revelou maior consumo nos turnos
da tarde, compatível com o horário de funcionamento de laboratórios e salas de aula
climatizadas. Esses resultados validam o potencial do sistema como ferramenta de apoio
à gestão de recursos, oferecendo indicadores objetivos para planejamento e tomada de
decisão.
4.4 Discussão dos resultados
Os resultados obtidos confirmam que o uso de tecnologias serverless e arquitetura baseada
em BaaS é uma alternativa eficiente e de baixo custo para monitoramento ambiental em
instituições públicas. O uso do Firebase simplificou a implantação e reduziu a necessidade
de infraestrutura física, mantendo desempenho satisfatório e atualização automática dos
dados.
Do ponto de vista pedagógico, o dashboard serve como instrumento de cons-
cientização e engajamento. A visualização imediata do impacto do consumo estimula
comportamentos mais sustentáveis e fornece subsídios para projetos de educação ambi-
ental. O sistema também pode ser integrado a disciplinas de tecnologia, eletrônica e
sustentabilidade, promovendo o aprendizado prático em torno de temas reais.
A análise de janeiro e fevereiro de 2025 demonstrou coerência entre os padrões de
consumo e o calendário institucional, validando o modelo de dados e a eficácia do sistema
para identificar padrões operacionais. Esses resultados reforçam a utilidade da solução
Capítulo 4. Resultados e Discussão 23
figuras/graficos_consumo.png
Figura 3 – Exemplo de visualizações geradas pelo sistema com dados reais de consumo
(jan–fev/2025).
em diferentes contextos de campus inteligente (smart campus), conforme destacado em
estudos correlatos (SILVA; OLIVEIRA; SANTOS, 2025; ??).
4.5 Limitações observadas
Apesar dos resultados positivos, algumas limitações foram identificadas:
• A inserção dos dados ainda é manual, o que demanda intervenção periódica para
atualização das leituras;
• O sistema não realiza, nesta versão, cálculos automáticos de custo ou previsão de
consumo;
• A interface está otimizada para desktop, devendo ser adaptada para dispositivos
móveis em futuras versões;
Capítulo 4. Resultados e Discussão 24
• A ausência de sensores físicos limita a frequência das medições e impede o monitora-
mento em tempo real completo.
Essas restrições não comprometem o valor técnico e didático do protótipo, mas
indicam caminhos claros para aprimoramento.
4.6 Síntese e implicações práticas
Os resultados obtidos demonstram que o sistema proposto atinge seus objetivos de forma
satisfatória: fornece visualizações intuitivas, opera com boa estabilidade e se mostra
economicamente viável. O uso de tecnologias serverless e de um banco NoSQL gerenciado
viabiliza a replicação do projeto em outras unidades do IFAL ou em instituições semelhantes,
com mínima necessidade de infraestrutura.
Do ponto de vista prático, o sistema pode apoiar decisões administrativas, como
identificação de períodos de maior gasto e planejamento de campanhas de conscientização.
Sob o ponto de vista educacional, atua como ferramenta de sensibilização e aprendizagem
aplicada, conectando os ODS 6 e 7 ao cotidiano institucional.
25
5 Conclusões e Trabalhos Futuros
Este trabalho apresentou o desenvolvimento e a validação de um dashboard web voltado ao
monitoramento sustentável do consumo de água e energia elétrica em ambiente educacional.
A solução proposta baseia-se em tecnologias de baixo custo e fácil acesso, utilizando
serviços gerenciados de nuvem (Firebase) e visualizações interativas orientadas à tomada
de decisão. O projeto dialoga diretamente com experiências recentes de monitoramento
de recursos em campi universitários (SILVA; OLIVEIRA; SANTOS, 2025; SIQUEIRA;
CARVALHO; MENEZES, 2023) e com as metas dos ODS 6 e ODS 7 (United Nations,
2015a; United Nations, 2015b), que tratam da gestão sustentável da água e da energia.
Síntese dos resultados
O sistema integra armazenamento em nuvem (NoSQL), aplicação web em React e visuali-
zações dinâmicas que permitem acompanhar o histórico de consumo e realizar comparações
por turnos. As informações são exibidas em tempo quase real, de forma acessível e intuitiva,
favorecendo a identificação de picos e padrões de uso. Além disso, o painel incorpora dicas
de consumo consciente, reforçando a dimensão pedagógica e o alinhamento com a educação
para a sustentabilidade.
A validação com dados reais do IFAL (Campus Arapiraca) confirmou o funciona-
mento estável do sistema e sua utilidade prática. A análise dos meses de janeiro e fevereiro
de 2025 permitiu observar correlações entre o consumo e o calendário acadêmico, evidenci-
ando a aplicabilidade da ferramenta como instrumento de gestão e apoio à conscientização
ambiental.
Principais achados e implicações
Os resultados obtidos destacam três contribuições principais:
• A centralização dos dados de água e energia em um painel único simplifica o acom-
panhamento de indicadores e melhora a comunicação entre as áreas administrativas
e pedagógicas da instituição.
• A estrutura modular e o uso de tecnologias serverless reduzem significativamente
barreiras técnicas e financeiras, tornando o modelo replicável em outras unidades
educacionais com infraestrutura limitada.
Capítulo 5. Conclusões e Trabalhos Futuros 26
• A integração de visualizações pedagógicas e dicas de sustentabilidade amplia
o impacto do sistema, transformando-o não apenas em uma ferramenta de gestão,
mas também de sensibilização e aprendizagem prática sobre consumo responsável.
Esses achados reforçam que soluções tecnológicas simples e acessíveis podem
gerar benefícios institucionais concretos, ao mesmo tempo em que contribuem para o
cumprimento das metas globais de sustentabilidade.
Limitações do estudo
Embora o sistema tenha apresentado bons resultados, algumas limitações foram identifica-
das:
• Dependênciade inserção manual de dados, o que restringe a atualização em
tempo real e aumenta o esforço de manutenção.
• Restrições do plano gratuito do Firebase, que impõem limites de armazenamento e
de número de operações diárias.
• A abrangência dos dados analisados concentrou-se em energia elétrica; séries mais
longas e dados de consumo hídrico tornariam a análise mais robusta.
• A ausência de integração com sensores físicos impede medições contínuas e automá-
ticas.
Essas limitações não comprometem a validade dos resultados, mas indicam opor-
tunidades claras de evolução e refinamento do sistema.
Trabalhos futuros
Como continuidade natural deste estudo, propõem-se as seguintes evoluções:
• Integração IoT: desenvolvimento de um módulo de leitura automática baseado em
ESP32 com conectividade Wi-Fi e sensores de vazão e corrente. Essa integração
permitirá coleta contínua de dados e envio direto para o Firestore, eliminando a
dependência de inserções manuais.
• Alertas e metas: implementação de gatilhos automáticos com Firebase Functions
para envio de notificações quando o consumo ultrapassar limites definidos por setor
ou turno, além da geração de relatórios periódicos (PDF/CSV).
• Análises preditivas: uso de técnicas simples de aprendizado de máquina, como re-
gressão linear, para prever o consumo futuro e identificar comportamentos anômalos.
Capítulo 5. Conclusões e Trabalhos Futuros 27
• Indicadores expandidos: conversão do consumo em estimativas de custo e emissões
de carbono, aproximando os resultados dos indicadores propostos pelos ODS 6 e 7.
Esses aprimoramentos ampliarão a autonomia e a relevância prática da ferramenta,
transformando-a em um sistema completo de apoio à gestão e à educação ambiental.
Figura 4 – Arquitetura conceitual de gateway IoT para coleta de dados e envio à nuvem.
Figura 5 – Protótipo de integração com ESP32 e sensores de vazão/corrente para coleta
automática.
Capítulo 5. Conclusões e Trabalhos Futuros 28
Encerramento
Conclui-se que um dashboard web de arquitetura simples, hospedado em nuvem e baseado
em serviços gerenciados, é capaz de contribuir de forma efetiva para a gestão e a educação
voltadas à sustentabilidade em instituições de ensino. A ferramenta desenvolvida mostrou-
se funcional, replicável e de baixo custo, além de promover a transparência no uso dos
recursos e estimular o comportamento consciente.
A integração com dispositivos IoT representa o próximo passo natural rumo à
automação completa da coleta de dados e à ampliação da inteligência do sistema. Dessa
forma, a continuidade deste projeto poderá fortalecer a cultura de eficiência energética
e hídrica no IFAL e inspirar iniciativas semelhantes em outras instituições públicas
comprometidas com os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável.
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Referências
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integrados em campus universitário. Anais da Conferência Brasileira de IoT Aplicada,
2025. v. 5, n. 1, p. 120–134, 2025.
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ambientes acadêmicos com dashboards analíticos. Revista Brasileira de Computação
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SIQUEIRA, A.; CARVALHO, T.; MENEZES, F. Gestão inteligente de recursos hídricos
em campus universitário: indicadores, governança e transparência. Revista de Engenharia
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Acesso em: 10 out. 2025.
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sustainable and modern energy for all. 2015. https://sdgs.un.org/goals/goal7. Acesso
em: 10 out. 2025.
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https://owasp.org/www-project-internet-of-things/
https://owasp.org/www-project-internet-of-things/
https://sdgs.un.org/goals/goal6
https://sdgs.un.org/goals/goal7
	Resumo
	Abstract
	Introdução
	Problema de pesquisa e justificativa
	Objetivos
	Objetivo geral
	Objetivos específicos
	Contribuições
	Delimitações e premissas
	Definições e escopo terminológico
	Estrutura do trabalho
	Referencial Teórico
	Sustentabilidade e os ODS 6 e 7
	Internet das Coisas (IoT) para monitoramento
	Plataformas em nuvem e BaaS (Firebase)
	Estado da Arte (Trabalhos correlatos)
	Síntese
	Metodologia
	Arquitetura geral do sistema
	Camada de armazenamento (Firestore)
	Modelagem de dados
	Aplicação web e dashboard interativo
	Atualização em tempo real
	Coleta e tratamento de dados
	Limitações e considerações de uso
	Ambiente de desenvolvimento
	Síntese metodológica
	Resultados e Discussão
	Evolução da interface e experiência de uso
	Desempenho técnico e comportamento do sistema
	Validação com dados reais do IFAL
	Discussão dos resultados
	Limitações observadas
	Síntese e implicações práticas
	Conclusões e Trabalhos Futuros
	Referências