Projeto integrador 3º Semestre

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Projeto integrador 3º Semestre
Universidade Nove de Julho
Projeto Integrador
São Paulo, 2016.
Solução para o problema de falta d’água.
“Relatório do Projeto Integrador apresentado a Universidade Nove de Julho no curso de engenharia civil, como parte dos requisitos para a avaliação AV2”.
Orientadores:
Prof.ª: 
São Paulo, 2016.
Resumo
Este Projeto foi desenvolvido por alunos do terceiro semestre do curso de Engenharia Civil, durante as aulas da disciplina Física Geral e Experimental III. Tem como objetivo realizar um levantamento bibliográfico sobre a falta d’agua e propor cinco possíveis soluções para o problema, eleger uma explicar sua escolha e construir um protótipo com base na solução eleita. No decorrer do primeiro capitulo deste trabalho foi apresentado o Embasamento Teórico aplicado ao projeto. No segundo capitulo foi apresentado à lista de materiais, montagem e desenhos ilustrativos da construção da Cisterna. No terceiro capitulo apresentou-se os conceitos físicos usados, explicações das formulas matemáticas aplicadas, testes e cálculos aplicados.
Concluiu-se que este trabalho estimulou uma pratica e o respectivo registro acadêmico padrão na área de pesquisa acadêmica aprimorando o trabalho em grupo e favorecendo a operacionalizar os conhecimentos científicos e saberes adquiridos nas diversas disciplinas em sala de aula.
Sumario
1.0	Introdução	6
2.0 Objetivos	7
2.1 Objetivos específicos	7
3. Embasamentos Teóricos	8
3.1 Primeira possível solução Cisterna (Reservatório)	8
3.2 Coletores de ar que condensam água	10
3.3 Dessalinização da agua do mar	12
3.4 Transposição de rios	14
3.5 Despoluição e proteção de Mananciais	16
4. Ideias iniciais para a construção do protótipo	18
4.1 Desenvolvimento do Projeto	18
5. Materiais	19
6. Orçamento	20
7. Desenho	21
7.1 Desenho Técnico	21
8. Montagem	22
9. Utilizações da agua de reuso	26
10. Conclusão	27
11. Cronograma dos encontros do grupo	28
12. Referencias bibliográficas	29
Introdução 
Este projeto foi desenvolvido com finalidade de construir um Protótipo como solução para a falta d’agua. Inicialmente pensamos em como seria o objeto e como ele reagiria apenas com a força da gravidade, por fim o grupo em concordância decidiu-se que ele seria construído com tabuas de pinus, garrafas pet e canos em pvc. Utilizando os conceitos físicos conseguimos fazer com que a agua seguisse seu percurso, sendo que tendo em mente o tempo para a agua ser filtrada e armazenada dentro da cisterna. Todas as normas da ABNT (Associação brasileira de normas técnicas) serão utilizadas na resolução do trabalho final entregue, sendo de conclusão final. 
2.0 Objetivos 
Desenvolver habilidades que possibilitem ao aluno aplicar conhecimentos físicos e matemáticos, adquiridos através das disciplinas e de pesquisas, na solução de problemas e desenvolvimento de produtos.
2.1 Objetivos específicos
Projetar e construir um único equipamento para coletar, filtrar e armazenar certa quantidade de água não potável buscando viabilidade e aplicabilidade do protótipo, onde ao final do processo, a água deverá estar em condições de reuso. Cada grupo apresentará um seminário de, no máximo, quinze minutos, que conterá, necessariamente, as etapas de construção do equipamento e uma planilha interativa em Excel na qual sejam mostrados os resultados de eficiência do equipamento em relação à economia de água no imóvel ao qual o equipamento foi instalado. 
3. Embasamentos Teóricos
3.1 Primeira possível solução Cisterna (Reservatório)
A cisterna ou reservatório de armazenamento é o principal elemento de um projeto de aproveitamento de águas pluviais, esta pode variar em volume e material de que é feita, podendo ser construída em alvenaria ou adquirida no mercado em material pré-fabricado como plástico, fibra de vidro, etc. As cisternas em alvenaria devem seguir orientações de um projeto executivo, sejam as de alvenaria mista, sejam as de concreto armado, seu dimensionamento deve seguir as orientações do projeto de aproveitamento de águas pluviais e devem contemplar ainda as entradas e saídas para os tubos e uma escotilha de acesso para manutenção e limpeza. Já as cisternas pré-fabricadas devem, além de possuir os pontos determinados para as conexões hidráulicas e acesso ao seu interior, permitir que sejam enterradas sem a necessidade de obras de contenção, pois estas agregam ao projeto custos desnecessários, o material de que são fabricadas deve garantir a qualidade da água armazenada por longos períodos de tempo. 
Vantagens
É uma atitude ecologicamente responsável, pois reaproveita a água da chuva em vez de utilizar o precioso recurso hídrico potável, diminuindo sua pegada hídrica;
Pode ser instalada em qualquer ambiente: rural ou urbano, casa ou apartamento;
Representa uma economia de 50% na conta de água;
Possui diferentes capacidades de acordo com as suas necessidades - desde mil litros até 16 mil litros;
Ajuda a conter enchentes ao armazenar parte da água que, caso contrário, iria para rios e lagos e diminui sua quantidade no esgoto;
Ajuda em tempos de crise hídrica e até está sendo utilizada em áreas do sertão nordestino como forma de combate às secas;
Pode-se criar uma cultura de sustentabilidade ecológica nas construções, o que poderá garantir uma cisterna em cada casa construída no futuro.
Desvantagens
É necessário disciplina, as calhas devem ser limpas para impedir contaminação através de fezes de ratos ou de animais mortos e mantidas em boas condições;
O interior da cisterna também deve ser limpo periodicamente;
A instalação, se for ligada à rede de encanamentos da casa, precisará de um profissional para rearranjar os encanamentos (lembrando que a água não pode ser utilizada para consumo porque não é potável), porém, em muitos casos, o investimento é devolvido no primeiro ano, senão nos primeiros meses;
Algumas cisternas de plástico podem deformar com o tempo, ou apresentar rachaduras. Procure uma com filtro anti-UV 8 ou construa uma de alvenaria;
Caso seja enterrada (ou subterrânea), seu custo de instalação será maior.
3.2 Coletores de ar que condensam água
Máquinas que condensam a umidade da atmosfera em água potável já existem no mercado. O conceito por trás dos chamados “geradores atmosféricos de água” não é nada novo: o ciclo das chuvas ocorre de forma similar, com a condensação e precipitação de massas de ar quentes e úmidas. As máquinas que existem usam basicamente duas técnicas diferentes. A primeira é parecida com a de um ar condicionado: resfriamento do ar e a consequente condensação da água, que depois é filtrada e armazenada em pequenos tanques. A outra envolve um processo químico: uma solução concentrada de sal absorve a umidade do ambiente, de onde é extraída a água, que também passa por filtração.
Em locais úmidos, os “geradores atmosféricos de água” não são as únicas formas de condensar água do ar. Existem versões mais simples, inspiradas na natureza, que também funcionam de forma adequada. Em Arborobu, na Eritreia, a água da neblina da região abastece as casas de seus moradores. Grandes redes de náilon entram em contato com a neblina e a transformam em gotículas de água, que são escoadas até um reservatório. O projeto FogQuest é o responsável pela instalação das redes, que já foram implementadas também em locais no Marrocos, no Nepal, no Chile, na Guatemala e na Etiópia.
A empresa israelense Water-Gen afirma que seu sistema consegue produzir de 250 a 800 litros de água potável por dia, dependendo das condições climáticas, gastando entre 5 e 16 dólares com a produção. Eles já venderam unidades para militares de sete países diferentes. Mas as máquinas poderiam ser utilizadas para uso doméstico. Outra empresa, a Dutch Rainmaker, afirma que seus aparelhos estão operando em dois países já, no Kuwait e na Holanda.
Vantagens 
As máquinas que usam o processo químico têm um bom custo-benefício. Existem também instrumentosmovidos a energia solar, que apesar de um pouco mais caros, têm baixo custo de funcionamento. Para pequenas populações isoladas em regiões desérticas com presença constante de neblina, pode ser a solução mais viável de sobrevivência.
Desvantagens
Não dá para condensar a água do ar em todo lugar. A temperatura do ambiente deve estar alguns graus acima de zero e o nível de umidade do ar também impõe restrições, que variam de acordo com a marca da máquina. Aparelhos que produzem água por condensação em larga escala podem causar problemas para o meio ambiente e seres humanos, já que diminuem a umidade do ar.
3.3 Dessalinização da agua do mar
A dessalinização é um processo físico-químico de tratamento de água que retira o excesso de sais minerais, micro-organismos e outras partículas sólidas presentes na água salgada e na água salobra, com a finalidade de obter água potável para consumo.
A dessalinização pode ser realizada por meio de dois métodos convencionais: a destilação térmica ou a osmose reversa. A destilação térmica procura imitar o ciclo natural da chuva. Através de energia fóssil ou solar, a água em estado líquido é aquecida - o processo de evaporação transforma a água de estado líquido para gasoso e as partículas sólidas ficam retidas, enquanto o vapor d'água é captado pelo sistema de resfriamento. Ao ser submetido a temperaturas mais baixas, o vapor d'água se condensa, retornando ao estado líquido.
Já a osmose reversa procura fazer o processo contrário ao fenômeno natural da osmose. Na natureza, a osmose é o deslocamento de um fluído através de uma membrana semipermeável, no sentido do meio menos concentrado para o mais concentrado, buscando o equilíbrio entre os dois fluidos. A osmose reversa exige um sistema de bombeamento capaz de exercer pressão superior à encontrada na natureza, para vencer o sentido natural do fluxo. Dessa forma, a água salgada ou salobra, que é o meio mais concentrado, se desloca no sentido do menos concentrado. A membrana semipermeável permite somente a passagem de líquidos, retendo partículas sólidas.
Através do desenvolvimento de novas tecnologias que reduzam o consumo de energia e minimizem impactos ambientais, a dessalinização poderia se tornar uma alternativa para questões relacionadas à escassez de água em todo o mundo, contribuindo para a melhoria na qualidade de vida de milhões de pessoas.
Vantagens
Permitem que a água do mar perca seu alto teor de sais, para que se torne potável, evitando assim, a escassez de água.
Desvantagens
É um processo muito caro, que requer muitas máquinas e por isso é, e continuará sendo um processo pouco utilizado, mesmo para os países mais ricos. 
3.4 Transposição de rios
Diante da escassez de água em algumas partes do mundo, diversas estratégias foram criadas para garantir o acesso da população a esse recurso. Dentre essas estratégias, destaca-se a transposição de rios, que possui como objetivo principal levar água de um lugar rico para outro pobre nesse recurso.
A transposição de rios é realizada desde a Antiguidade, porém tem se intensificado hoje em dia em razão da falta de água para a população e para os animais. Apesar de a ideia parecer simples e justificável, os danos ambientais causados pela transferência de água de uma região para outra são imensos.
Dentre os impactos ambientais mais significativos, podemos citar o desmatamento. De uma maneira geral, as obras de transposição são grandes e ocupam diversos hectares de terra para o andamento do projeto. Essa destruição da fauna e flora resultante do desmatamento causa um enorme impacto ambiental, podendo acelerar o processo de extinção de muitas espécies.
Além de matar várias espécies, a transposição acaba impedindo a migração de alguns animais entre ambientes, que até então eram bem preservados. Apesar de a maioria das obras prever a realização de pontos de ligação entre um ambiente e outro, muitas vezes essa alternativa acaba não sendo viável, levando a uma redução da biodiversidade.
Vantagens
Disponibilização de água para rebanhos;
Geração de novas possibilidades de renda;
Aumento do número de famílias fixadas no campo;
Garantia de abastecimento das comunidades ao longo dos canais com água de boa qualidade, através dos chafarizes;
Diminuição da migração e, portanto, retenção de um importante contingente humano na região beneficiada;
Dinamização das atividades produtivas, gerando mais negócios, empregos e renda;
Redução da pressão migratória sobre as pequenas e médias cidades e metrópoles da região, reduzindo seus problemas sociais e ambientais.
Desvantagens
Início ou aceleração dos processos de desertificação durante a operação do sistema;
Perda de terras potencialmente agricultáveis;
Interferência e conflitos nas áreas de mineração já com concessão de outorga pelas quais passarão as águas;
Perda e fragmentação de cerca de 430 hectares de áreas com vegetação nativa e de hábitats de fauna terrestre;
Diminuição da diversidade de fauna terrestre;
Aumento da exposição dos animais a caça animais vulneráveis ou ameaçados de extinção regional, como o tatu-bola, a onça-pintada, o macaco-prego, tatuí, porco-do-mato e o tatu-de-rabo-mole.;
Modificação da composição das comunidades biológicas aquáticas nativas das bacias receptoras;
3.5 Despoluição e proteção de Mananciais
Os mananciais são todas as fontes de água, as quais podem ser superficiais ou subterrâneas, e tem uma grande importância, pois podem ser muito utilizadas no processo de abastecimento público. Incluem diversas fontes de água, como lagos, rios, represas, entre outros. Assim como todas as fontes naturais, os mananciais também necessitam de cuidados especiais, e esses cuidados são garantidos nas leis de proteção aos mananciais.
O principal ponto é evitar a poluição das águas dos mananciais, aplicando punições aos poluidores. O rápido crescimento das cidades fez com que as águas fossem ficando poluídas, pois a população se descuidou cada vez mais, e poucas atitudes são tomadas quanto a isso. Na cidade de São Paulo, podemos constatar isso, como nos casos dos rios mais conhecidos (Tietê, Pinheiros e Tamanduateí), que estão visivelmente poluídos com lixos que são jogados diariamente nas suas águas.
Nas regiões metropolitanas, onde a maior concentração populacional leva ao aumento da demanda por água, a soma de fatores como a impermeabilização do solo, a concentração e ampliação das atividades industriais, a ocupação irregular de áreas de proteção aos mananciais e o lançamento de esgotos domésticos e efluentes industriais diretamente nos corpos d’água, comprometem os recursos hídricos e conduzem a um quadro preocupante de baixa disponibilidade destes para o abastecimento público. A administração pública, em suas diversas esferas, e os cidadãos são igualmente responsáveis por manter a qualidade e a quantidade da água produzida nas áreas de mananciais. 
Vantagens
É um grande aliado para suprir a demanda cada vez mais alta de agua, devido o crescimento populacional como um todo. 
Desvantagens
Se não haver uma manutenção regular  resulta na baixa qualidade da água distribuída, expondo uma parcela significativa da população a doenças.
4. Ideias iniciais para a construção do protótipo
As ideias iniciais para a construção do protótipo foi projetada com a ideia de um protótipo onde as condições de custas não fossem altas, porem ser um protótipo viável ao objetivo do projeto, por este motivo optamos por fazer a Cisterna. 
Para a construção do filtro do protótipo foi necessário ser efetuados alguns testes com diferentes filtros, no entanto o quem mais sobre saiu foi o filtro de garrafa pet, pois ele é transparente e facilita a visualização do processo da agua passando sendo filtrada.
O recipiente onde a água irá sair será de 5,0L;
Para a água, foi adicionada algumas impurezas como: Poeira e areia.
Saindo do filtro, a agua terá um cano de pvc até ao próximo estágio de armazenação.
4.1 Desenvolvimento do Projeto
O desenvolvimento doprojeto se deu da ideia inicial sem muitas mudanças nos conceitos propostos por todos os integrantes do grupo.
Ao término das 1º e 2º reuniões o Grupo partiu para a execução da construção do protótipo respeitando logicamente as especificações imposta pelo modelo indicado pelo educador. O Protótipo foi desenvolvido com materiais simples e baratos.
5. Materiais 
A partir de alguns testes com outros materiais decidiu-se em utilizar a garrafa pet, devido a sua transparência e resistência perante água.
Para a passagem da agua pelos recipientes e reservatórios optou-se pelo cano pvc, por ser fácil manuseio e resistência.
Na fixação dos canos no recipiente usou-se cola canos, próprio para passagem de agua em geral.
O suporte onde o projeto repousa é feito em placas de madeirite, onde foi usado cola madeira e pregos para fixação.
6. Orçamento
Além dos critérios já mencionados, faz-se necessário a analise econômica da Cisterna. Portanto, foram apurados os custos descritos na tabela nº1 abaixo;
	Peças
	Materiais
	Valor
	1
	Garrafa pet 2L
	*
	1
	Galão pet 10L
	R$7,90
	1
	Pote com tampa 0,3L
	R$3,80
	1
	Tábua de pinus 0,30x1,50m
	R$9,90
	6
	Flange 20mm PVC
	*
	1
	Registro borboleta 20mm PVC
	*
	5
	Curva 90º 20mm PVC
	*
	6
	Luva com rosca externa 20mm PVC
	*
	1
	Cano 20mm PVC 0,50m
	*
	1
	Fita veda rosca
	*
	1
	Tela mosqueteira 0,40x0,40m
	R$5,90
	-
	Brita média 200g
	*
Tabela nº1 os itens com (*) não teve custo para o grupo.
7. Desenho
Para construir o protótipo da Cisterna pensou-se em um armação, que com ajuda da gravidade fizesse com que a agua entrasse em movimento passando pelo processo de armazenamento.
7.1 Desenho Técnico
v
Medidas totais 0,63m x 0,63m
	
8. Montagem
Para simular e apresentar o protótipo, foi necessário construir uma maquete de imóvel em tabua de pinos, para fixação usamos pregos de aço e cola própria para madeira em geral.
Figura 1: Suporte construído (vista frontal)
Para armazenar a água da chuva utilizou-se, um galão de 5L. Para filtragem da sujeira, utilizou-se um pote de plástico. Canos, juntas, curvas e flanges em pvc, também foram utilizados para a água fluir entre os compartimentos.
Figura 2: Galão pet de 5L, canos, curvas, flanges e o filtro.
Pote de plástico usado como filtro dos resíduos, preenchido com brita e lenços simulando rede.
Figura 3: Pote de plástico 500ml. (vista frontal)
Para simular a calha foi utilizada uma garrafa pet de 2L, corte ao meio e inclua o cano para corrente de agua. 
Figura 4: Calha feita em garrafa pet. (vista superior)
Após as instruções anteriores montar e posicionar os canos no galão de 5L, conforme a figura abaixo.
Figura 5: Galão com os canos posicionados. (vista frontal)
Através das etapas mencionadas monte conforme imagem, acomodando todos os itens e acessórios dentro do suporte feito em pinos.
Figura 6: Protótipo finalizado. (vista frontal)
9. Utilizações da agua de reuso
Reuso é a utilização da agua por mais uma vez, depois do seu tratamento adequado. O reuso tem como objetivo: 
- Proteção da saúde publica
- Manutenção da integridade do ecossistema 
- Uso sustentável da água
A água de reuso pode ser utilizada para:
- Refrigeração de equipamentos industriais
- Irrigação de jardins e parques públicos
- Lavagem de trens e ônibus
- Preparação de concreto, umedecer solos para sua compactação. 
10. Conclusão
Para a realização do Projeto Integrador que tem como objetivo a construção de um protótipo para Solução de Falta de agua foram necessárias ações coletivas referentes às inúmeras pesquisas, análises, cálculos e ajustes para que se concluísse dentro do prazo estipulado, cumprindo as regras estabelecidas e obtendo resultados satisfatórios. Como em todos as atividades executadas no cotidiano, o Projeto Integrador também contou com pontos positivos como: integração entre professor e alunos, desenvolvimento do trabalho em equipe, desenvolvimento do planejamento estratégico, potencialização de competências de liderança e gestão nos alunos, aproximação de teoria e prática, associação de matérias para concepção da estrutura. Dessa forma, objetivo proposto pelo Projeto Integrador foi alcançado, já que levou-nos a projetar e construir uma Cisterna utilizando-se conceitos trabalhados durante o semestre e estimulando o trabalho em grupo, fazendo com que todos buscassem novos conhecimentos. A Cisterna foi feita com galões de 5 litros, madeirite e canos pvc. Dessa forma, realizamos ajustes, diminuindo o tamanho, diminuindo a espessura dos canos a fim de obter uma boa pressão na filtragem. Concluímos o projeto com resultados positivos em todos os aspectos: planejamento eficaz, projeto passível de modificações e melhoras, capacidade de atuar em grupo e empenho nas atividades individuais, realização de pesquisa e cálculos acerca de conteúdos trabalhados durante o semestre e em diversas referências bibliográficas, ampliando o nosso conhecimento e levando-nos a enfrentar dificuldades e perceber que é possível melhorar sempre.
11. Cronograma dos encontros do grupo
1ª reunião:
-Realização de um brainstorming para que pudéssemos determinar nosso foco nas pesquisas para o próximo encontro;
2ª reunião:
-Definido o protótipo e os materiais a serem utilizados na sua criação;
-As atividades foram distribuídas entre os membros do grupo para facilitar o desenvolvimento do trabalho e preparação do conteúdo para a apresentação do pré-projeto.
3ª reunião:
-Ajustes no protótipo, de acordo com os testes;
-Início dos testes de filtragem e produtos a serem utilizados.
4ª reunião:
-Finalização dos testes de filtragem;
-Organização do relatório final;
-Preparação para a apresentação final.
12. Referencias bibliográficas
- Sites para pesquisa da Cisterna:
http://www.ecocasa.com.br/cisternas
http://www.ecoeficientes.com.br/oque-e-uma-cisterna/
- Mananciais 
http://www.ambiente.sp.gov.br/wp-content/uploads/2011/10/mananciais-billings-edicao-especial-2011.pdf
- Dessalinização
http://brasilescola.uol.com.br/geografia/dessalinizacaoagua.htm
http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/curiosidades/o-que-dessalinizacao-agua.htm
- Coletores de ar que condensam água
http://super.abril.com.br/crise-agua/solucoes.shtml
http://sabemosdetudo.com/ciencias/ask70236-e_possivel_obter_agua_potavel_a_partir_do_ar.html
- Transposição de rios
http://brasilescola.uol.com.br/biologia/impactos-ambientais-transposicao-rios.htm
http://www.wwf.org.br/informacoes/sala_de_imprensa/?8280
http://alunosonline.uol.com.br/biologia/impactos-ambientais-negativos-transposicao-rios.html