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Sistema de reúso duplo da água de chuva é inovação da USP São Carlos

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Viabilidade do projeto de automação foi comprovada na casa do criador da tecnologia, professor Eduardo Simões, do ICMC

De olho em uma eventual crise hídrica e disposto a possibilitar a seus alunos pôr em prática algumas das lições transmitidas em sala de aula, o professor Eduardo Simões, do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC), da Universidade de São Paulo (USP), câmpus de São Carlos, projetou e instalou em sua casa sistema inédito de automação.

A partir do duplo reúso de água da chuva, o conjunto usa uma cisterna enterrada no solo com capacidade de até 5 mil litros. Esse volume consegue oferecer, durante o ano inteiro, banhos gratuitos e quentes na banheira, cujo aquecimento é solar. A água consumida na higiene pessoal será reutilizada para irrigar o jardim de 400 metros quadrados da residência.

Docente do Departamento de Sistemas de Computação do ICMC-USP, o professor revela ter utilizado equipamentos simples no projeto, como calhas, canos e uma bomba elétrica para elevar a água da cisterna para a caixa-d’água no telhado, de onde ela é redistribuída para as descargas nas privadas dos banheiros e diversas torneiras. O restante da casa continuará sendo atendido pelo sistema municipal de abastecimento.

Premissa

Construída entre os anos de 2010 e 2011 em um condomínio residencial, a casa da família de Simões foi projetada por ele, engenheiro elétrico com doutorado em robótica, com o auxílio de um engenheiro civil. Sua última inovação, o sistema de irrigação automatizado, foi tema do Trabalho de Conclusão de Curso (TCC) do aluno Tiago Tapparo, apresentado no ICMC em novembro.

Além da colaboração de Tiago, o projeto abarca mais nove TCCs e projetos de iniciação científica de estudantes de graduação da USP São Carlos, orientados por Simões, dos cursos de Ciências da Computação, Sistemas de Informação, Engenharia de Computação e Engenharia Elétrica. “Os desafios impostos a eles eram reais, todos com a mesma premissa: possibilitar a economia e o uso racional da água”, explica.

Prática

Em seus projetos, os estudantes receberam apoio de órgãos públicos de fomento. Os custos de compra e de instalação dos equipamentos, por estarem em uso em sua casa, foram bancados por ele próprio.

“Os alunos tiveram de pesquisar e desenvolver soluções funcionais, seguras e esteticamente agradáveis nas áreas de hidráulica, robótica, controles de motores, acionadores, programação, leitura de sensores de umidade, entre outros temas”, explica o docente. “O resultado final foi um conjunto completo de automação, incluindo software, hardware e parte mecânica, com peças modeladas e produzidas em impressora 3D, utilizadas para encaixar o sistema de motorização dos aspersores”, explica.

Artificial

No sistema de irrigação, uma câmera monitora o jardim o ano inteiro. As informações colhidas alimentam uma rede neural, por meio de inteligência artificial, concebida para irrigar somente as áreas mais secas e amareladas do gramado e canteiros, especialmente no período entre abril e outubro. “O sistema, inteligente, foi programado para aprender quando e quais locais deve molhar”, informa.

O acionamento dos quatro aspersores do jardim está condicionado à medição da umidade do solo. Essa aferição, realizada por um conjunto de sensores, consegue identificar se choveu nas últimas horas e qual foi o volume de água captado. A variável seguinte, antes da tomada de decisão de acionar ou não a irrigação, considera nos cálculos a previsão do tempo para os próximos três dias, dado coletado de modo automático pelo sistema na internet.

Se a possibilidade de chover for igual ou superior a 85%, o sistema não é acionado. “A grama pode esperar até a chegada natural da água”, esclarece Simões. Entretanto, se a probabilidade de chover for de até 30%, a irrigação artificial será acionada. Quando a previsão de chuva oscila na faixa intermediária, entre 30% e 85%, o sistema calcula a quantidade exata de água a ser aspergida na grama.

Econômico

De todo o sistema, a única parte em processo de patenteamento no Instituto Nacional de Propriedade Industrial (Inpi) é o conjunto de aspersores robotizados. Há expectativa de concluir essa etapa até o final do ano que vem. “O investimento total foi de R$ 4 mil, porém, pode-se amortizar esse montante em aproximadamente quatro anos, considerando- se a economia mensal de R$ 100 na conta de água”, esclarece.

A calha custou R$ 500; a cisterna R$ 1,5 mil (mão de obra inclusa); a caixa-d’água extra para a água da chuva R$ 300; os dispositivos eletrônicos e os processadores R$ 400 (o computador central custou R$ 150); o encanamento R$ 400; os aspersores e os servomotores R$ 400; e o material de consumo e outros itens, R$ 300. O sistema permite poupar R$ 300 na conta de água nos meses mais frios e secos; e, em média, R$ 120 nos mais quentes e chuvosos.

De acordo com o professor, o conjunto instalado de captação de água tem vida útil de no mínimo 50 anos e não exige mão de obra especializada para a sua construção e instalação. “Pode-se adaptá-lo para áreas rurais, inclusive com redução de custos”, observa. “Interessados em saber mais sobre o sistema ou quem pretende construir projetos autossustentáveis similares em prédios e condomínios deve entrar em contato com o ICMC-USP”, observa Simões (ver serviço).

Serviço

Departamento de Sistemas de Computação do ICMC-USP
Telefone (16) 3373-9333
E-mail ssc@icmc.usp.br

Rogério Mascia Silveira
Imprensa Oficial – Conteúdo Editorial

Reportagem publicada originalmente na página IV do Poder Executivo I e II do Diário Oficial do Estado de SP do dia 12/07/2017. (PDF)

Economizar água é simples e dá resultado

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Programa de uso racional da água chega a mais 1,5 mil escolas; objetivo da Sabesp e da Educação é combater desperdícios

A Secretaria Estadual da Educação (SEE) e a Companhia de Saneamento Básico do Estado (Sabesp) vão estender para mais 1.523 escolas da rede de ensino público paulista as ações do Programa de Uso Racional da Água (Pura). A terceira fase do programa teve início no dia 10 e tem por metas reduzir desperdícios e poupar água.

Na terceira fase da iniciativa, o investimento é de R$ 62,8 milhões. Os recursos serão usados na adequação de equipamentos hidráulicos das escolas, na orientação de 1,5 milhão de alunos e no desconto de 25% na conta de água para a unidade escolar que reduzir seu consumo.

Nesta etapa, 1.093 das escolas ingressantes são da Região Metropolitana de São Paulo e 430 do interior e do litoral. Na primeira fase, o programa abrangeu 345 unidades e gerou economia anual de água de 610,9 mil metros cúbicos, valor equivalente a R$ 17,8 milhões. Na segunda fase, ainda em andamento, foram acrescentados mais 282 estabelecimentos de ensino, com poupança prevista de 216 mil metros cúbicos por ano, equivalente a R$ 13,9 milhões no período de um ano.

Hoje, o Brasil enfrenta dias secos e a média das temperaturas do verão de 2014 tem sido a mais alta desde 1943, de acordo com as medições do Instituto Nacional de Meteorologia. Por meio do Pura, a Educação pretende poupar R$ 53,7 milhões a cada ano e estender a atividade, com viés de educação ambiental, a cerca de 4,5 milhões de estudantes paulistas.

Troca de equipamentos

Para combater desperdícios, o programa investe na substituição de torneiras, vasos sanitários, bebedouros e dispositivos por onde a água passa. Essa medida também é progressivamente adotada em hospitais e penitenciárias, mas sem afetar a qualidade e a quantidade da água oferecida.

Nesta terceira fase, o objetivo é economizar 300,4 mil metros cúbicos de água (R$ 24,2 milhões) por ano, volume equivalente ao consumo anual de uma cidade com 7 mil habitantes. A expectativa é que o montante investido seja recuperado em cerca de dois anos e meio.

A substituição da rede hidráulica por aparelhos mais eficientes, como é o caso de hidrômetros com telemedição (que indicam quando o consumo de água sofre uma anormalidade), permite uma redução de 10% no consumo.

Tecnologia aliada ao Pura

O engenheiro Ricardo Chahin, gestor da Sabesp, conta que o Programa de Uso Racional da Água foi idealizado, em 1994, pelo diretor metropolitano da companhia, Paulo Yoshimoto. Segundo ele, desde sua criação, há duas décadas, a motivação do Pura continua a mesma: combater o desperdício e otimizar o uso da água, recurso natural renovável, porém finito.

Na época, a Sabesp atuou em parceria com a Escola Politécnica da USP e com o Instituto de Pesquisas Meteorológicas (IPMet), da Unesp. O desafio conjunto foi buscar caminhos para diminuir a média de consumo residencial de água no Estado, que era de 20 metros cúbicos mensais por moradia.

Passadas duas décadas, o plano foi bem-sucedido – e a média de leitura dos hidrômetros caiu para 14 metros cúbicos mensais nas residências do Estado. As principais medidas adotadas focavam duas propostas: a primeira, usar a tecnologia para readequar equipamentos; e a segunda, investir de modo maciço em educação ambiental e uso racional do recurso por toda a sociedade.

Uma das ações tomadas foi no processo de normatização de itens hidrossanitários (torneira, lavatório, chuveiro) produzidos no País. Por integrar o colegiado que comanda a Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), nos últimos 20 anos a Sabesp colaborou com os fabricantes, no sentido de orientá-los para aumentar a eficiência e a vida útil dos equipamentos.

Como exemplo, Chahin comenta que, no início do trabalho, uma válvula de descarga suportava no máximo 30 mil acionamentos. Hoje, chega a 50 mil operações. O prolongamento da vida útil dos aparelhos diminui as chances de vazamentos e as perdas de água. Antes, um vaso sanitário exigia 20 litros de água em cada ciclo; hoje consome, em média, seis litros.

Rogério Mascia Silveira
Imprensa Oficial – Conteúdo Editorial

Reportagem publicada originalmente na página I do Poder Executivo I e II do Diário Oficial do Estado de SP do dia 12/02/2014. (PDF)

Estação Ciência faz 20 anos unindo cultura e entretenimento de qualidade

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Instalações interativas e ambientes lúdicos despertam o gosto pelo conhecimento e ampliam a formação educacional do visitante

No próximo domingo, a Estação Ciência completa 20 anos e registra 8,3 milhões de visitas desde sua inauguração. Vinculada à Pró-Reitoria de Cultura e Extensão Universitária da USP (PRCEU), o centro de divulgação científica interativo é pioneiro no País.

No mês de aniversário, além da programação especial, anuncia novidades em seus 5 mil metros quadrados de área, como a Praça dos Brinquedos, a nova cafeteria e a remodelação do conjunto da recepção, caixa e guarda-volumes.

Ao passar pela catraca e circular pelas dependências da Estação, o interessado entra em contato com construções de valor histórico da capital e tem a oportunidade de aprender ciências em ambientes lúdicos, distribuídos em dois pisos com mostras permanentes e temporárias.

A brincadeira enriquecedora do conhecimento é complementada com peças teatrais, palestras, oficinas e equipamentos especiais, como o simulador de terremotos. Às escolas da rede pública e particular são oferecidos empréstimos de 130 kits da Experimentoteca com atividades para alunos do ensino fundamental e médio. Para os professores, são ministrados cursos de capacitação e reciclagem.

Em sua fase inicial, Estação Ciência reunia somente estandes de empresas e tinha como público-alvo grupos escolares. Com o passar dos anos, houve mudança em seu perfil. Os intercâmbios e pesquisas com centros interativos de ciências internacionais, acompanhada da constante troca de informações de dados alinharam-na ao Exploratorium de San Francisco (EUA), ao Science Museum de Londres (Inglaterra) e ao Cosmocaixa de Barcelona (Espanha).

Passeio obrigatório

Diretor da EC desde 2004, o geólogo Wilson Teixeira destaca a consolidação do centro como roteiro turístico-cultural obrigatório do Brasil. Porém, sem perder de vista sua proposta principal, de promover a divulgação científica e os avanços tecnológicos fora do ambiente escolar.

“Além da Petrobras, muitas empresas têm proposto parcerias para criarmos novas exposições itinerantes. Na pauta atual estão relacionados temas de preservação do ecossistemas e o combate ao desperdício de água. Mostras complementam o acervo permanente, atraem público e mídia e depois rodam o País”, observa.

Segundo Carmem Ruiz, supervisora da Experimentoteca, a proposta de emprestar kits visa a aguçar a curiosidade, despertar talentos precoces e ampliar a formação educacional do visitante.

“Muitas atividades remetem a fenômenos naturais, presentes no dia-a-dia das pessoas. Com a experimentação, torna-se possível compreendê-los com mais graça e facilidade. A mistura lúdica de divulgação científica com entretenimento é arma eficaz na formação de cidadãos mais conscientes e responsáveis”, conclui.

O corpo profissional da Estação Ciência é constituído por professores, cem alunos estagiários da USP (monitores), 40 funcionários, voluntários de ONGs e técnicos de formação multidisciplinar.

O pessoal especializado auxilia nos experimentos, informa e esclarece dúvidas sobre as exposições permanentes. Os temas abordados são variados e contemplam todas as áreas do conhecimento: humanas, exatas, agrárias, biológicas e saúde.

Lazer cultural

O universitário Bruno Luiz de Oliveira, terceiro anista de Biologia da USP, foi estagiário da Estação Ciência até o final do ano passado. Hoje, prestes a concluir sua graduação, é professor do Colégio Claretiano e responsável pelo laboratório da escola. Neste período, não deixou de frequentar o local para rever amigos e conferir as novidades. No último dia de maio, regressou em visita agendada com seus alunos.

“Eles puderam aprender mais sobre Matemática, Física e Ciências. Fizeram perguntas e pretendo respondê-las nas próximas aulas. Para mim, sempre será gratificante voltar aqui”, diz.

Outro grupo de alunos provenientes da Unesp de Rio Claro e universitários do curso de Matemática também aprovaram a visita. O estudante Northon Canevari comentou que sua turma pode conferir na prática conceitos conhecidos somente na teoria. “E a interação com os universitários da USP também foi muito proveitosa”, observa.

Arte e ciência no palco

O teatro da Estação Ciência tem capacidade de 190 lugares. Em seu palco são encenadas peças e realizadas oficinas, aulas-espetáculo, palestras e seminários direcionados para públicos variados e de todas as idades. O seu Núcleo Teatral já produziu oito espetáculos ligados ao universo científico.

Desde 1998, o diretor-artístico Cauê Mattos lidera a equipe de 13 profissionais do grupo e responde pela pesquisa e produção. Ele explica que as montagens criadas resgatam da cultura popular, história, literatura, música, geografia, economia e artes plásticas. Depois da temporada no palco da Estação Ciência, essas montagens rodam o país inteiro em turnês.

“Os espetáculos encenados permitem licenças poéticas nos roteiros. A peça mais recente é Parem Tudo Vamos Voar. Traz metáforas sobre a liberdade, celebra o centenário do voo do 14 Bis em Paris e narra ao público, infantil e adulto, a vida de Santos Dumont. Provoca na plateia reflexões, como o gênio brasileiro da aviação pensaria se vivesse nos nossos dias, em conjunto com a apresentação de conceitos de aerodinâmica”, relata Cauê.

Memória ferroviária

A história da Estação Ciência começou em dezembro de 1986, a partir da doação de um terreno de 2 mil metros quadrados do governo paulista para o Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq). O local abrigava um conjunto de antigos barracões construídos no início do século passado e foi repassado em 1990 para a Pró-Reitoria de Cultura e Extensão Universitária da USP.

O nome e o primeiro logotipo da Estação Ciência são criações do publicitário Washington Olivetto e remetem à memória ferroviária do Estado. O centro de cultura é tombado pelo patrimônio histórico e preserva instalações de uma tecelagem, cujos galpões foram reconstruídos após um incêndio em 1936. Até a década de 70, foram utilizados como depósito de sementes da Secretaria Estadual da Agricultura até a doação para o CNPq, em 1986.

O logotipo atual foi redesenhado recentemente. Apresenta a ciência como um ciclo em constante transformação. Em breve, novo elemento será acrescentado à identidade visual: a torre da entrada, em substituição aos antigos barracões.

O senhor dos projetos

O arquiteto Francisco Medeiros é o responsável pela concepção e montagem dos elementos nas exposições – produz maquetes e projeta os espaços das mostras. Para evitar distorções na divulgação e compreensão dos conceitos científicos, tenta reproduzir com fidelidade máxima cada fenômeno natural abordado. Preocupa-se em prover instalações que sejam agradáveis e seguras para o público, utilizando materiais tecnológicos, resistentes e ecológicos.

“Antes da inauguração de uma atração, há muita pesquisa e trabalho de equipe. O tempo mínimo de preparação é de três meses e alguns projetos ultrapassam um ano de preparação, como o Tsunami e o Furacão, que utilizam água nas instalações. Os debates contemplam, entre outras questões, a base científica da mostra, quais equipamentos serão utilizados, o tamanho e a ocupação do espaço disponível e o roteiro para o visitante. Resultam em decisões como a escolha das matérias-primas, maquinários, correções nos textos dos painéis informativos e a contratação de profissionais para desempenhar tarefas específicas, de acordo com a necessidade de cada exposição.”, finaliza.

Economia de água

Desde 2006, em parceria com o Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT), Francisco estuda opções para transformar os banheiros da Estação Ciência em áreas de exposição.

“Para combater o desperdício de água, a intenção é substituir os atuais vasos sanitários, torneiras e válvulas por equipamentos economizadores. A inovação será utilizar protótipos que ainda estão em teste no IPT, como o mictório feminino especial. A novidade é utilizada em outros países e permite à mulher urinar sem sentar no assento e conseguir reduzir os atuais seis litros utilizados em cada descarga”, conta.

Atrações permanentes

A Estação Ciência recebe visitação média diária de mil pessoas. O maior público reunido foi na inauguração da Sala de Terremoto, quando compareceram 2,6 mil pessoas, formando enormes filas. Atualmente, o centro funciona de terça a sexta-feira, das 8 às 18 horas. Aos sábados, domingos e feriados, das 13 às 18 horas. É possível agendar a visita para grupos escolares com até três meses de antecedência.

Entre as atrações da área de Física, há experimentos que ilustram conceitos de eletromagnetismo, termodinâmica e óptica e são sempre evidenciadas as transformações entre os diversos tipos de energia.

A área de Biologia tem aquários de água salgada e doce. Além de peixes, apresenta espécies marinhas conservadas em formol. No espaço Butantã há viveiros de cobras, lagartos, aranhas e escorpiões e um terrário com plantas carnívoras. Há, ainda, o Caracol, um espaço interativo, onde, por meio de programas de computador, o visitante pode saber mais sobre serpentes, aranhas e outros animais invertebrados venenosos e sobre pássaros.

Big-bang

Na seção de Geologia, painéis transparentes e maquetes ilustram fenômenos naturais, como a formação de fendas, dobras e vulcões. Na área de Geografia, há painéis, atlas, mapas, globo terrestre e uma grande maquete de bacia hidrográfica, com água corrente representando rios principais e afluentes, além de represas. Ela é capaz de simular a queda da chuva em áreas urbanas e representar as enchentes.

A Astronomia tem aparelhos que simulam a órbita de planetas e um painel explicativo sobre a origem do universo, baseado na teoria do Big Bang. A Meteorologia reproduz em maquetes aparelhos de captação e medição de dados. Há instrumentos instalados que permitem o monitoramento do tempo de forma contínua, com dados de pressão, temperatura e umidade.

Por fim, há o Projeto Clicar, de inclusão digital, iniciado em 1995. Consiste em oferecer o uso gratuito de computadores para crianças e adolescentes em situação de risco social. Na área reservada, o aluno é estimulado ao uso livre de computadores e da internet, com atividades individuais e em grupo.

Serviço

Estação Ciência
Rua Guaicurus, 1.394 – Lapa – zona oeste da capital.
Tel. (11) 3672-5364

Rogério Mascia Silveira
Da Agência Imprensa Oficial

Reportagem publicada originalmente nas páginas II e III do Poder Executivo I e II do Diário Oficial do Estado de SP do dia 21/06/2007. (PDF)