SISTEMA PORTÁTIL DE MEDIÇÃO DE CONSUMO DE ÁGUA – Estudo de Caso

Publicado: 10 de janeiro de 2019 em Assuntos Técnicos
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Por Olga Satomi Yoshida e Leonardo Fonseca Larrubia

 

INTRODUÇÃO

 

Este artigo é parte da série de artigos técnicos SISTEMA PORTÁTIL DE MEDIÇÃO DE CONSUMO DE ÁGUA. Neste artigo serão apresentados alguns resultados reais obtidos durante o projeto. Para melhor compreensão deste artigo leia antes o artigo técnico “SISTEMA PORTÁTIL DE MEDIÇÃO DE CONSUMO DE ÁGUA – Descrição do Sistema”.

 

ESTUDO DE CASO PRÉDIO 56

O sistema de medição foi instalado na toalete masculina na entrada do prédio 56 do IPT, que é utilizado pelos alunos de mestrado no período noturno, e durante o dia por colaboradores  majoritariamente do CIAM e da Secretaria Acadêmica do IPT..

Figura 1: Prédio 56 do IPT

Este sistema desagrega, em tempo real, o volume  consumido no toalete por aparelho sanitário, por turno ou hora e por atividade, caracterizando totalmente o consumo de água dos seus usuários, alunos dos mestrados e colaboradores do CIAM. Estas medições podem ser acompanhadas em tempo real na nuvem da Amazon Web Services – AWS,

A seguir são apresentadas as fotos das instalações do sistema de medição na toalete. Na sequência apresenta-se uma série de gráficos descrevendo os perfis de consumo na toalete.

Fotos das instalações e sensores

Figura 2:  Sensores 1,2 e 3,  instalados em 3 mictórios.

 

Figura 3: Sensores 4, 5 e 6, instalados nas mangueiras das torneiras.

 

Figura 4: Sensor no mictório e chave de fluxo.

 

Figura 5: Sensor em uma das torneiras.

 

Figura 6: Sensor contador passagem de pessoas na toalete.

 

Figura 7: Dispositivos medidores protegidos em uma caixa.

 

Figura 8: Dispositivos medidores.

Desagregação do consumo total por aparelho

Figura 9: Desagregação do consumo na toalete por aparelhos.

Perfil do consumo total por dia da semana

Figura 10: Consumo na toalete por dia da semana.

Perfil do consumo por horário

Figura 11: Consumo no toalete por hora do dia.

 

Perfil do consumo por turno

Figura 12: Consumo no toalete por turnos.

 

Base de dados de volumes consumidos dos aparelhos e correlações entre seus perfis de consumo

Este projeto gerou uma base dados referentes aos volumes (quase vazões) consumidos característicos de cada aparelho monitorado. Um resumo desta base é apresentado na Tabela 1, onde para cada aparelho sanitário monitorado tem-se estatísticas de volume consumido por acionamento. Tais informações e dados serão guardados para utilização em sistemas inteligentes de predição de consumo em aparelhos monitorados por chaves de fluxo somente em outras instalações.

 

Tabela 1: Volume (l) consumido por acionamento dos aparelhos

Aparelhos  

 n° de eventos/

 acionamento

Média Desvio Padrão Erro Padrão 1° Quartil Mediana 3° Quartil
Torneira 1 9300 0,426 0,449 0,005 0,179 0,287 0,502
Torneira 2 6289 0,660 0,525 0,007 0,380 0,480 0,829
Torneira 3 1457 0,692 0,932 0,024 0,054 0,363 0,889

Geral Torneiras

17046 0,535 0,548 0,004 0,215 0,399 0,658
Mictório 1 2680 0,575 0,594 0,011 0,202 0,487 0,701
Mictório 2 2252 0,737 0,579 0,012 0,388 0,666 0,882
Mictório 3 2310 0,692 0,525 0,011 0,443 0,591 0,816
Geral Mictórios 7242 0,663 0,572 0,007 0,335 0,585 0,796

 

Nas figuras  Figura 13 a Figura 16 tem-se os histogramas dos volumes consumidos por acionamento nos mictórios e torneiras.

 

Figura 13: Histogramas do volume (l) consumido por acionamento nos mictório 1 e 2.

 

Figura 14: Histogramas do volume (l) consumido por acionamento no mictório 3 e geral nos 3 mictórios.

 

Figura 15: Histogramas do volume (l) consumido por acionamento nas torneiras 1 e 2.

 

Figura 16: Histogramas do volume (l) consumido por acionamento na torneira 3 e geral nas 3 torneiras.

 

Nos gráficos de dispersão das  Figura 17 e Figura 18 vê-se o potencial preditivo do contador de pessoas que entram na toalete. Este potencial é utilizado para prever o consumo em todos os aparelhos sanitários, ver Figura 19Figura 22.

 

Figura 17:  Gráfico de dispersão dos volumes (l/dia) por número de pessoas nos mictórios 1, 2, 3 e soma dos volumes dos 3 mictórios.

 

 Figura 18: Gráfico de dispersão dos volumes (l/dia) por número de pessoas nas torneiras 4 e 5 e soma dos volumes das 2 torneiras.

 

Figura19: Predição de nº acionamentos dos mictórios em função do contador de pessoas.

 

Figura 20 Predição do volume consumido nos mictórios em função do contador de pessoas.

 

Figura 21: Predição de nº acionamentos nas torneiras em função do contador de pessoas.

 

Figura 22: Predição de volume consumido nas torneiras  em função do contador de pessoas.

COMPARAÇÃO DA SOLUÇÃO EXISTENTE COM A DESENVOLVIDA

 

 

 

Características das soluções

 

Solução existente

Solução desenvolvida

Hidrômetros com saída pulsada Sim Não
Sensores Sim no medidor hidrômetro Sim nos aparelhos de consumo de água.
Transmissores de rádio e concentradores Sim Sim
Armazenamento, disponibilidade e processamento de dados na nuvem Não, em geral os dados ficam sob custódia da empresa individualizadora, não ficam acessíveis aos contratantes do serviço de individualização. Sim, na nuvem e disponível para interessados em tempo real.
Solução de prateleira Sim Não
Intervenção local Sim. Muita intervenção. Não, nenhuma.
Pouco Visível Não Um pouco – ver fotos
Portabilidade: ajustável às características de outras instalações Não Sim
Baixo custo Não. O maior custo é das obras necessárias a instalação e depois da manutenção. Sim. Os sensores e a conectividade são baratos.
Inteligência e Aprendizado ou utilização de ferramentas analíticas. Não Sim
Sistema avisa aquando há erros em tempo real Não Sim
Rastreabilidade dos números em tempo real Não Sim
Sistema reajusta consumos de vido a erros nos pulsos em tempo real Não Sim
Sistema reajusta consumos devido ao não envio de dados Não Sim

 

CONSIDERAÇÕES FINAIS

 

Pode-se verificar que a utilização de ferramentas analíticas sobre dados coletados em conjunto de sensores tem grande potencial quando os eventos do local monitorado têm padrões de comportamento que se correlacionam ao longo do tempo e padrões de correlação entre as variáveis medidas e monitoradas simultaneamente nos vários sensores.

Foram estas correlações percebidas pelas ferramentas analíticas que possibilitaram ao sistema de medição as seguintes capacidades:

  • Corrigir os erros nos pulsos acumulados coletados dos sensores e enviados a nuvem;
  • Prever o consumo nas válvulas de descarga a partir das torneiras e contagem de pessoas;
  • Prever o consumo nas torneiras e mictórios somente com a contagem de acionamentos dos aparelhos.

A principal característica da solução é o seu conceito de medidor analítico o que o faz ajustável a qualquer instalação hidráulica e consequentemente portátil; e por isto não é uma solução de prateleira.

A meta técnica para o sistema de medição deste projeto foi estabelecida em 10 % a 20 % como margem de erro para a desagregação do consumo. Considerando que a tolerância ao erro de medição para hidrômetros utilizados no faturamento de água das residências seja de 10 %, a margem de erro alcançada deste sistema de medição em 15 % foi bastante razoável.

Com exceção da mínima visibilidade o sistema de medição desenvolvido atendeu a todas as metas propostas: baixíssimo custo, portátil e não destrutivo. Apesar de não comporem as metas do projeto, as capacidades citadas nesta seção e alcançadas no decorrer da execução do projeto, via o aplicativo tipo dashboard na nuvem são as características mais inovadoras deste sistema de medição.

SISTEMA PORTÁTIL DE MEDIÇÃO DE CONSUMO DE ÁGUA

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Esta obra, “SISTEMA PORTÁTIL DE MEDIÇÃO DE PERFIS DE CONSUMO DE ÁGUA – Estudo de Caso“, de  Olga Satomi Yoshida e Leonardo Fonseca Larrubia está sob a licença Creative Commons Atribuição-NãoComercial-CompartilhaIgual 4.0 Internacional.

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