Controle de Consumo Hídrico Residencial

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LUCAS MARTINS SABADINI - RA: 80669 
MARCILIO MORIHIRO AÇANO - RA: 81342 
VICTOR LOPES FERREIRA - RA: 80759 
 
 
 
 
 
 
UTILIZAÇÃO DA PLATAFORMA DE 
DESENVOLVIMENTO ARDUINO PARA 
CONTROLE DE CONSUMO HÍDRICO RESIDENCIAL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
UNIFEV - CENTRO UNIVERSITÁRIO DE VOTUPORANGA 
MAIO/2015 
 
Trabalho apresentado à UNIFEV - Centro Universitário de 
Votuporanga - para a obtenção de nota referente ao 2º 
bimestre da disciplina Microprocessadores e 
Microcontroladores do curso de Engenharia de Computação 
sob a orientação do professor Dr. Jahyr Gonçalves Neto. 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
 
1 INTRODUÇÃO ....................................................................................................................... 3 
2 OBJETIVO .............................................................................................................................. 4 
4 MONTAGEM DA MAQUETE .............................................................................................. 6 
5 IMPLENTAÇÃO DO SOFTWARE ....................................................................................... 9 
6 RESULTADOS ..................................................................................................................... 12 
 6.1 Resultados Esperados ...................................................................................................... 12 
 6.2 Resultados Obtidos .......................................................................................................... 12 
7 CONCLUSÃO ....................................................................................................................... 13 
8 REFERÊNCIAS .................................................................................................................... 14 
 
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1 INTRODUÇÃO 
 
A água é um recurso hídrico abundante em nosso planeta, presente em 70% da 
superfície, no entanto, menos de 3% deste volume é própria para consumo, exigindo coleta, 
tratamento químico e distribuição. 
Cada setor possui sua fatia de consumo, sendo a agricultura um dos que mais 
consome água potável, 70% de acordo com a Organização das Nações Unidas (ONU), 
enquanto as atividades industriais consumem 20% e o uso doméstico 10%. 
O consumo supérfluo desenfreado é a principal causa da escassez de água em 
determinadas regiões, em 2013 o Sistema Nacional de Informações de Saneamento Básico do 
Ministério das Cidades constatou que em média o brasileiro consome 166,3 litros de água por 
dia, muito acima dos 110 litros necessários. 
Segundo Tucci (2014), falta planejamento nas empresas de captação e 
distribuição para atender a crescente da demanda por água. 
 
“O que faltou a Sabesp foi um planejamento antecipado para mitigar o problema que 
se viu inevitável desde o início de 2014. Uma parte foi realizada, que foi o uso e 
retirada de água do volume morto. No entanto, uma região como a Grande São Paulo 
não poderia ficar no limite entre demanda versus disponibilidade por tantos anos, e 
faltaram investimentos para obter uma margem maior de disponibilidade, 
considerando o cenário de risco que está ocorrendo”. (TUCCI, 2014). 
 
 A junção de administração falha, consumo deliberado e períodos de clima 
desfavorável resultam em medidas governamentais de remediação, como o aumento abusivo 
das tarifas sobre a coleta e distribuição da água, além de cortes repentinos sem parecer da 
população. 
Esse projeto objetiva proporcionar conscientização nos consumidores através 
do monitoramento do consumo de água. 
 
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2 OBJETIVO 
 
O presente trabalho objetiva apresentar uma solução simples de baixo custo 
visando o controle da utilização de recurso hídrico residencial, acarretando na diminuição do 
desperdício e principalmente na conscientização do consumidor perante seu consumo. 
 
 
 
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3 METODOLOGIA 
 
Para a realização do projeto foi utilizada a plataforma de prototipagem e 
desenvolvimento Arduino Uno REV 3, desenvolvido com base no microcontrolador 
ATmega328. Possui considerável custo benefício, aliando boa quantidade de portas, 
viabilizando a implementação de projetos mais simples desde alguns de maior complexidade. 
Para a medição da passagem de água foi utilizado o componente Sensor de 
Controle de Fluxo de Água YF-S201 com abertura de ½ polegada, sendo constituído por um 
corpo de plástico, contendo internamente uma válvula acoplada em um rotor de água, e um 
Sensor de Efeito Hall (dispositivo que recebe um sinal e o retransmite). 
A tarefa de barrar a passagem de água pela tubulação quando determinada 
quantidade pré-estipulada de água for atingida, foi utilizada uma Válvula Solenoide de 12V 
com abertura de ½ polegada. 
Visando controlar componentes que exigem tensão de operação maior que a 
placa Arduino suporta, e também para isolar o sistema contra tensões que provoquem queima 
de componentes de baixa tensão, foi utilizada uma placa Módulo Shield Rele de 5V com 
possibilidade de controle de 4 componentes de até 10A. 
A visualização em tempo real da medição do fluxo de água realizado pelo 
Sensor de Fluxo de Água YF-S201 foi necessário empregar o Display LCD 16x2. Para 
fornecimento de energia elétrica contínua aos componentes do sistema foi utilizada duas 
fontes DC, sendo 9V e 1A ligada ao Arduino Uno REV3 e 12V 500mA responsável por 
alimentar a Válvula Solenoide. 
Na representação visual do acionamento do sistema foi utilizado LED 5mm na 
cor verde, e para representar o fechamento da Válvula Solenoide 12V foi adicionado um LED 
5mm na cor vermelha. Com o auxílio dos jumpers foi possível realizar toda a interligação dos 
componentes, sendo utilizado jumpers macho-macho, macho-fêmea e fêmea-fêmea, de 
diversas cores, sendo representado laranja 3.3V, vermelho 5V, amarelo 12V e preto GND. 
Foram utilizados alguns resistores de 300Ohms para diminuição de tesão e 
corrente visando funcionamento adequado de alguns componentes, como por exemplo o 
Display LCD 16x2 e os LEDs 5mm. 
 
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4 MONTAGEM DA MAQUETE 
 
Para uma melhor representação da realidade, foi desenvolvida uma maquete 
representando o encanamento convencional encontrado nas residências populares, como 
demostra a figura 4.1. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4.1: Visão geral da maquete 
Fonte: Autor 
 
Para simular o encanamento que permitirá a instalação do Sensor de Fluxo de 
Água e a Válvula Solenoide, foi utilizado aproximadamente 50cm de tubo PVC de ½ 
polegada, 4 joelhos de ½ polegada, 4 luvas ½ polegada, 1 registro esfera ½ polegada, 1 
espigão de ½ polegada, 1 bico ¾ polegada, 1 bico ½ polegada, 4 parafusos de 3mm e 2 
abraçadeiras de metal ¾ polegada, tudo afixado em uma base de MDF pintado de branco, nas 
dimensões: 35cm de comprimento, 7cm de largura e 1,5cm de espessura. 
O Display LCD será fixo na parte frontal da caixa de distribuição, fornecendo 
em tempo real a quantidade de água passada pelo sistema. Poucos centímetros abaixo serão 
dispostos os LEDs 5mm verde e vermelho, sendo o primeiro indicador de passagem de água e 
o segundo o fechamento da Válvula Solenoide 
 
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Visando melhor acondicionamento dos componentes eletrônicos, e uma melhor 
estética, foi adaptado um quadro de distribuição 6/8 na cor branca, afixado com 4 parafusos 
8mm verticalmente à uma chapa de MDF pintada de branca com dimensões: 22cm de 
comprimento, 10cm de largura e 1cm de espessura; sustentada por 2 pedaços de MDF 
pintados de branco, com dimensões: 40cm de comprimento, 5cm de largura e espessura; 
sendo aparafusados com 6 parafusos de 5mm na vertical à 2 pedaços deMDF pintados de 
branco com dimensões de 25cm de comprimento, 5cm de largura e espessura; preso a base 
por 4 parafusos 5mm. Veja nas figuras 4.2 e 4.3. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4.2: Dimensões da maquete 
 Fonte: Autor 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4.3: Acondicionamento dos componentes eletrônicos 
 Fonte: Autor 
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O fornecimento de energia elétrica será de responsabilidade de duas fontes de 
alimentação, sendo 12V e 500mA, e outra de 9V e 1A, fixadas na parte traseira da maquete 
por 4 parafusos 3mm, sendo acionadas por um interruptor na parte frontal. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4.4: Fontes de alimentação 
 Fonte: Autor 
 
 
 
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5 IMPLENTAÇÃO DO SOFTWARE 
 
 Visando fornecer ao usuário informações sobre seu consumo, foi desenvolvido 
na linguagem de programação C# um software que permite acompanhamento do consumo de 
água em tempo real, através de gráficos e estatísticas de acordo com períodos pré-estipulados. 
Inicialmente é necessário um cadastro, informando dados pessoais e alguns 
outros específicos para que o software seja capaz de traçar o perfil de consumo, calculando 
uma melhor cota diária de consumo, de acordo com os padrões mundiais. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 5.1: Tela de Login 
 Fonte: Autor 
 
 
Após efetivar a autenticação, o usuário será redimensionado para a tela inicial, 
sendo possível navegar por todo o programa através das guias superiores, também é fornecido 
dicas de consumo, bem como todo um tratamento gráfico amigável. Veja na figura 5.2. 
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Figura 5.2: Tela de Inicial 
Fonte: Autor 
 
O software irá se conectar ao Arduino REV 3, efetuar a leitura obtida pelo 
Sensor de Fluxo e mostrar em tempo real a leitura em litros por segundo, na forma de gráfico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 5.3: Consumo em tempo real 
Fonte: Autor 
 
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Também é possível visualizar o consumo por período, filtrando por data, dia, 
mês e ano, sendo mostrados os litros consumidos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 5.4: Estatísticas de consumo 
Fonte: Autor 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 5.5: Tela de Controle 
Fonte: Autor 
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6 RESULTADOS 
 
6.1 Resultados Esperados 
 
O resultado almejado era atingir os objetos iniciais propostos no projeto, sendo 
realizado de modo eficiente o gerenciamento do fluxo de água consumido em residências, 
mostrando em tempo real o consumo e barrando o fornecimento quando a cota de água fosse 
atingida, possibilitando uma melhor conscientização do usuário quanto a sua utilização de 
água. 
Também foi pretendido que toda a parte de gerência desenvolvida em 
linguagem de programação C# fosse compatível quando sincronizada na plataforma de 
desenvolvimento utilizada, no caso o Arduino Uno REV3, não apresentando falhas. 
 
6.2 Resultados Obtidos 
 
Os objetivos planejados foram totalmente satisfatórios, a programação foi 
efetuada conforme a lógica, funcionando como esperado, a maquete agradou visualmente e 
acomodou de forma harmônica todos os componentes utilizados no projeto. 
A simulação de passagem de água funcionou corretamente, a Válvula 
Solenoide suportou a pressão da água e o Sensor de Fluxo de Água reagiu conforme a 
calibragem, ficando dentro da margem de medição estipulada, não houve vazamento em 
nenhuma parte das conexões removíveis, bem como na tubulação inteira. 
Apenas o software desenvolvido apresentou alguns travamentos quando 
sincronizado com o Arduino REV 3, porém solucionados. 
 
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7 CONCLUSÃO 
 
Como perspectiva futura podemos ressaltar melhor aperfeiçoamento no sistema 
de medição, em esfera de software. No presente trabalho utilizou-se um pequeno Display 
LCD 16x2 para mostrar em tempo real a passagem de água, em conjunto com um software 
implementado em C# na plataforma desktop. Porém seria interessante migrar para mobile, 
sendo disponibilizadas todas as medições e algumas outras informações adicionais, tais como: 
gráficos de consumo, notícias sobre a companhia de saneamento, valor de tarifas, médias 
diárias de consumo, dentro outros; tudo remotamente. 
Outro aspecto importante é o cessar do fornecimento da água quando atingida 
determinada quantia de consumo, sendo passivo de discussão sobre se o usuário poderá 
reativar o fornecimento ou permanecer por um período sem consumo, impactando sobre sua 
conscientização. 
Concluímos com o presente trabalho que o emprego de mecanismos que 
auxiliem o consumo de água nas residências pode ser benéfico para a sociedade como um 
todo, pois permite um melhor controle por parte dos usuários em relação ao seu consumo, 
acarretando na economia financeira e consumo consciente. 
Com trabalho é notável a necessidade de investimentos em mecanismos 
auxiliadores para o gerenciamento do consumo hídrico da população, norteando os usuários 
ao consumo de forma equilibrada e favorável ao meio ambiente. 
 
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8 REFERÊNCIAS 
 
Brasil Escola. Água. Disponível em: <http://www.brasilescola.com/geografia/agua.htm> 
Acesso em: 22 de abril de 2015. 
 
Folha Online. Crise da Água. Disponível em: 
<http://www1.folha.uol.com.br/especial/2014/crise-da-agua/> Acesso em: 22 de abril de 
2015. 
 
Info Online. Tecnologias Verdes. Disponível em: 
<http://info.abril.com.br/noticias/tecnologias-verdes/2014/11/o-que-faltou-a-sabesp-foi-um-
planejamento-antecipado-diz-especialista-sobre-crise-do-sistema-cantar.shtml> Acesso em: 
22 de abril de 2015. 
 
Metro Jornal. Sabesp Demorou a Agir Contra a Crise Hídrica. Disponível em: 
<http://www.metrojornal.com.br/nacional/foco/sabesp-demorou-a-agir-contra-a-crise-hidrica-
diz-especialista-181566> Acesso em: 22 de abril de 2015. 
 
Planeta Sustentável. Planeta Água. Disponível em: 
<http://planetasustentavel.abril.com.br/blog/planeta-agua/crise-da-agua-em-sp-especialistas-
apontam-cenarios-para-quando-a-agua-acabar-e-licoes-a-serem-tomadas-pelo-colapso-
estadual/> Acesso em: 22 de abril de 2015. 
 
Portal UOL. Falta de Água. Disponível em: <http://noticias.uol.com.br/cotidiano/ultimas-
noticias/2015/02/05/e-possivel-viver-com-110-litros-de-agua-por-dia-veja-como-seria-a-sua-
vida.htm> Acesso em: 22 de abril de 2015. 
 
MCROBERTS, Michael. Arduino básico; [tradução Rafael Zanolli]. São Paulo: Novatec 
Editora, 2011. 456 p.