BRPI0616417A2 - dispositivo para reutilização de água cinza, e método de sifonar água - Google Patents

Abstract

DISPOSITIVO PARA REUTILIZAçãO DE áGUA CINZA, E MéTODO DE SIFONAR áGUA. Trata-se de um dispositivo para utilização de água cinza, que compreende: - uma alimentação de água para fornecimento de água cinza; - um reservatório de coleta para coleta da água cinza fornecida; - um tanque de armazenagem para armazenagem de água; - um meio de sifão para transporte mecânico de sifão de água do reservatório de coleta para o tanque de arma zenagem; - uma saida de descarga de água para descarga de água armazenada para um usuário de água; - uma saida para o sistema de esgoto; e - um sistema de controle. A invenção refere-se adicionalmente a um método de transferência de água por sifão, compreendendo as etapas de: - fornecimento de água para um reservatório de coleta.

Description

Dispositivo para reutilização de água cinza, e método desifonar água

A presente invenção refere-se a um dispositivo deágua cinza e um método para aplicação do mesmo.

Diversas normas relativas a uso de energia foramcriadas por autoridades governamentais para conservação domeio ambiente. Uma destas normas é designada como Norma deDesempenho Energético ("Energy Performance Standard"EPS), que expressa a eficiência energética de uma novahabitação utilizando o assim designado Coeficiente deDesempenho Energético ("Energy Performance Coefficient" -EPC). 0 EPC representa o consumo de energia de um prédiorelativamente a um prédio de referência similar descrito nanorma (para habitações e prédios residenciais na Holandaesta é atualmente a norma NEN 5128/2001. Este EPC écalculado com base nas propriedades da construção (valor deisolação das paredes, pisos, vidraças e assim por diante) einstalações (por exemplo, coletores solares, sistemas deventilação e aquecimento). Quanto menor for o número, maiorserá a eficiência energética do prédio. O Coeficiente deDesempenho Energético (EPC) pode desta forma serconsiderado como uma medida da qualidade energética (média)de urna construção, incluindo as instalações térmicas. Onível de EPC é determinado na Lei de Construção ("BuildingAct") na forma de um requisito mínimo de EPC, que édefinido com o valor de 0,8 desde 1 de janeiro de 2006.Todas as casas de construção recente deverão atender estevalor máximo permitido de EPC.

O consumo de energia é determinado com base, entreoutros fatores, no consumo de energia para aquecimento,água quente potável, bombas, refrigeração, ventilação eiluminação. Se uma casa recém-construída não obtiver um EPCde 0,8, isto significa que deverão ser aplicadas medidasadicionais tais como painéis solares e/ou vidraças triplas,e isto pode aumentar significativamente o custo deconstrução de uma casa.

Um método de obtenção de uma utilização eficienteda energia e do meio ambiente consiste na reutilização deágua levemente contaminada. Ao invés da água canalizada darede pública, que é tratada com consideráveis esforços ealto custo em instalações de purificação de água servida,uma água não potável menos limpa poderá ser utilizada paraalgumas aplicações, tal como por exemplo para descarga emvasos sanitários. É portanto possível prever a utilizaçãode água da chuva e a reutilização de água levementecontaminada após utilização em banheiras ou chuveiros,também referida como água cinza ("greywater") . Estaeconomia de água tem como resultado adicional uma reduçãoproporcional no esforço imposto ao sistema de esgotos.

A utilização da água cinza relativamente mornatambém tem um outro efeito favorável sobre o Coeficiente deDesempenho Energético (EPC): existe uma redução do efeitode "fonte fria" que ocorre normalmente quando água fria darede pública é alimentada para e armazenada em umacisterna. O sistema em si mesmo tem adicionalmente umefeito favorável sobre o EPC na forma de geração de calor.

A patente holandesa n° NL 1011371 descreve umreservatório para água cinza com uma alimentação para águacinza e uma descarga acoplada a um usuário de água cinzatal como um vaso sanitário ou similar. O reservatório éprovido com uma saida acoplada ao sistema de esgoto que éprovida com uma válvula que deverá ser aberta em intervalosregulares por um relógio temporizado. A eliminação de águacinza a intervalos regulares impede a ocorrência de cheirosdesagradáveis.

Um objeto da presente invenção consiste emaperfeiçoar, particularmente em tornar mais compacto e/oumais eficiente, um dispositivo de água cinza do tiporeferido no preâmbulo.

De acordo com um primeiro aspecto da invenção, apresente invenção proporciona um dispositivo de água cinza,compreendendo:

- uma alimentação de água para fornecimento de águacinza;

- um reservatório de coleta para coleta da águacinza fornecida;

um tanque de armazenagem para armazenagem deágua;- um meio de sifão para transporte mecânico desifão de água do reservatório de coleta para o tanque dearmazenagem;

- uma saída de descarga de água para descarga deágua armazenada para um usuário de água;

- uma saída para o sistema de esgoto; e

- um sistema de controle.

Uma vantagem da configuração preferencialmencionada acima reside no fato de que, devido à aplicaçãode um meio mecânico de sifão que opera substancialmente combase na força da gravidade, não é requerida energiaadicional. Por um lado, isto torna o dispositivo maiseconômico em termos de aquisição e manutenção, e por outrolado torna o dispositivo mais econômico e mais eficienteenergeticamente em termos de utilização; não é utilizadafinalmente nenhuma energia elétrica. Isto contribuifavoravelmente para o meio ambiente. Este fato tambémlimita a necessidade de outros dispendiosos dispositivoseconomizadores de energia, tais como por exemplo vidrosisolantes adicionais e/ou painéis solares.

Sobre o lado do topo do reservatório de coleta édisposto um dispositivo de transbordamento acoplado a umconduto de derivação para derivação de água para a saída deesgoto. A água que é descarregada através do dispositivo detransbordamento e do conduto de derivação é coletada pormeio de sifão, que compreende:- uma conexão de sifão para transferência do sifãode água do reservatório de coleta para o tanque dearmazenagem;

- uma válvula de preenchimento; e

- um meio de recebimento para recebimento de águacinza fornecida, em que o meio de recebimento é acoplado àválvula de preenchimento.

A conexão entre o meio de recebimento e a válvulapode ser realizada mecanicamente ou eletricamente.

Devido ao fato de a água cinza consistir em água debanho e chuveiro se encontrar levemente contaminada, érecomendável a realização de uma separação. A presenteinvenção aplica preferencialmente um principio de separaçãoque é baseado em uma diferença de peso especifico entre aágua e os contaminantes presentes na água. A conexão desifão para transferência de água do reservatório de coletapara o tanque de armazenagem é portanto dispostasubstancialmente na parte central do reservatório de coletapor sua vez disposto substancialmente em uma disposiçãovertical.

Poderá ocorrer o fato de a demanda de água dousuário de água ligado ao dispositivo de água cinza nãopoder ser atendida pela água cinza armazenada. Parapermitir igualmente o atendimento da demanda de água nestassituações, o tanque de armazenagem é preferencialmenteadicionalmente provido com uma alimentação de água da redepública para preenchimento do tanque de armazenagem comágua da rede pública.

Para prevenção de odores desagradáveis e porexemplo, do desenvolvimento de bactérias do tipo legionellae para ser obtida uma capacidade de descarga de toda acontaminação acumulada no dispositivo periodicamente e/oude acordo com uma intervenção do usuário, o dispositivo deágua cinza de acordo com a invenção é preferencialmenteprovido com um meio de dreno para drenagem de água cinzamediante controle da unidade de controle.

Pelo menos uma unidade de limpeza épreferencialmente provida para permitir uma limpeza dodispositivo de água cinza. Em uma configuraçãopreferencial, é utilizada água fornecida pela alimentaçãode água da rede pública para esta unidade de limpeza.

Em uma configuração preferencial adicional, éprovida uma unidade de adicionamento para adição de umaditivo à água, tal como um desinfetante, um agente delimpeza ou uma fragrância.

Em uma configuração preferencial adicional, odispositivo de água cinza é acomodado em uma estrutura desuporte. Uma vantagem desta configuração reside no fato deser provido um módulo que pode ser instaurado em um períodode tempo relativamente curto por uma pessoa encarregadadessa instalação.

Em uma outra configuração preferencial ainda, umacisterna pode igualmente ser integrada à estrutura desuporte. É também energeticamente favorável prover umtrocador de calor, por exemplo na cisterna e/ou noreservatório de coleta ou tanque de armazenagem.

Na descrição que se encontra a seguir, umaconfiguração exemplar é adicionalmente elucidada comreferência aos desenhos, nos quais:

A Fig. 1 ilustra uma vista esquemática dodi spositivo de água cinza de acordo com a presente invençãoem uma posição de repouso;

a Fig. 2 é uma vista esquemática do dispositivo deágua cinza ilustrado na Fig. 1 durante o fornecimento deágua cinza;

a Fig. 3 é uma vista esquemática do dispositivo deágua cinza ilustrado na Fig. 1 quando o reservatório decoleta se encontra preenchido com água cinza;

a Fig. 4 é uma vista esquemática do dispositivo deágua cinza ilustrado na Fig. 1 quando o sistema está sendodrenado;

a Fig. 5 é uma vista esquemática de umaconfiguração alternativa da invenção.

A configuração preferencial conforme se encontrailustrada nas Figuras 1-4 compreende: um reservatório decoleta 2, um tanque de armazenagem 4, um dispositivo detransbordamento 6 com um dispositivo de raspagemsuperficial ("skimmer") 8, um conduto de derivação 10, umtubo de sifão 12 que liga o reservatório de coleta aotanque de armazenagem, um conduto de alimentação 14 parafornecimento de água cinza, um conduto de descarga paradescarga de água para um usuário de água, tal como um vasosanitário 16, meios de ativação na forma de um vasoreceptor 18 que roda em torno de um eixo 20 e um braço compeso 22, uma haste de êmbolo 24 que opera uma válvula depreenchimento 26, uma válvula de drenagem 28, dispositivosde aeração 30 e 32, uma saida de descarga 34 para esgoto eadicionalmente uma unidade de controle (ECU) 43 que éacoplada com sensores e atuadores às partes do sistematornando possível a realização de ações dependentes deusuário.

A Figura 1 ilustra o dispositivo de água cinza deacordo com a presente invenção em uma posição de repouso,em que o reservatório de coleta se encontra parcialmentepreenchido com água. Será produzida água levementecontaminada quando ocorre utilização de chuveiros e banhos.Ao invés de se permitir que esta água desapareçadiretamente para o interior do esgoto, de acordo com apresente invenção a mesma é colhida através de umaalimentação 14 no reservatório de coleta 2, que será dessaforma preenchido com água cinza. A válvula de drenagem 28 ea válvula de preenchimento 26 encontram-se ambas fechadas,e dessa forma o nível da água no reservatório de coleta 2irá subir quando é fornecida água cinza através daalimentação 14.

A água cinza colhida diretamente de banhos echuveiros contém contaminantes tais como resíduos de sabão,escamas de pele e cabelos, tornando dessa forma desejáveluma forma de separação ou filtragem. É aplicado umprincipio de separação que é baseado em uma diferença dedensidade ou peso especifico entre a água e oscontaminantes presentes na água.

No lado do topo do reservatório de coleta 2encontra-se disposto um dispositivo de transbordamento 6 emque a água cinza flui em saida através de um conduto dederivação 10 na direção de meios de ativação, que naconfiguração ilustrada compreendem, entre outroscomponentes, um vaso receptor 18 e uma haste de êmbolo 24.

Contaminantes com uma densidade inferior à da água(Pcontaminante < Págua), tais como por exemplo resíduos desabão, irão flutuar e serão portanto drenados juntamentecom a agua cinza através do dispositivo de transbordamento6 e do conduto de derivação 10 na direção dos meios deativação. Para impedir que alguns contaminantes continuem aflutuar no topo, um dispositivo de raspagem superficial("skimmer") 8 é configurado para retirar por raspagemsuperficial estes contaminantes na direção do conduto dederivação 10.

Os contaminantes relativamente pesados, tais comopor exemplo resíduos de areia, com uma densidade superior àda água (Pcontaminante > Págua) / serão colhidos ao sedepositarem no fundo do reservatório de coleta 2.

Devido ao fato de os contaminantes leves flutuareme os contaminantes pesados afundarem, a água mais limpaestará situada substancialmente na parte central, isto é,entre o topo e o fundo do reservatório de coleta 2.

A água que se escoa através do dispositivo detransbordamento 6 e do conduto de derivação 10 no topo doreservatório de coleta 2 será recebida em um vaso receptor18 (Figura 2) . Este vaso receptor 18 é disposto de formaassimétrica sobre um eixo 20. Mediante compensação destaassimetria com uma distribuição de peso adaptada, tal comopor exemplo com um braço e um peso 22, o vaso receptor 18 éequilibrado de tal forma que em um estado vazio o vasoreceptor 18 fica orientado substancialmente

ho rizontalmente. Quando o vaso receptor 18 é preenchido comágua fornecida através do conduto de derivação 10, aposição equilibrada será perturbada em conseqüência daforma assimétrica, e como resultado deste desequilíbrio, ovaso receptor 18 começará a inclinar-se (Figura 3) . Devidoa esta inclinação o vaso receptor 18 deslocará, por exemplopor meio de seu braço, um elemento de transferência, porexemplo na forma de uma haste de êmbolo 24. A válvula depreenchimento 26 é aberta pelo deslocamento da haste deêmbolo 24. Deverá ser aparente para uma pessoa versada natécnica que é neste caso igualmente possível prover, porexemplo, um sensor que detecta um movimento do vasoreceptor 18 e subseqüentemente opera eletricamente aválvula de preenchimento 26. Observa-se, para uma descriçãomais completa, que um tal sensor pode igualmente serdisposto em outras localizações adequadas, tal como porexemplo no conduto de derivação 10, onde este detetor podedetectar o transbordamento de água através do dispositivode transbordamento 6 para o interior do conduto dederivação. Muito embora sendo aparentes para uma pessoaversada na técnica, diversos aspectos são adicionalmenteelucidados na Figura 5, em que um sensor 7 se encontraconfigurado. Este sensor 7 é ligado através de fiação 9 auma unidade de controle 43, que na dependência do sinalrecebido do sensor 7, fornece energia através da fiação 11a uma bobina 26 disposta em torno da haste de êmbolo 24.

Anteriormente à abertura da válvula depreenchimento, prevalece no interior do tanque dearmazenagem 4 um equilíbrio entre a pressão do ar presenteacima do nível da água e a pressão da água. Devido ao fatode o reservatório de coleta ter sido entretanto preenchidoe o nivel da água no reservatório de coleta 2 ter subidoacima do nível de água no tanque de armazenagem 4, ocorreuum aumento da pressão da água no tanque de armazenagem 4 .Como resultado, o ar presente no tanque de armazenagem 4acima do nível da água será submetido a uma compressãocorrespondente. Mediante abertura da válvula depreenchimento 26, a pressão do ar no tanque de armazenagem4 irá decrescer para a pressão de ar ambiente. O equilíbriode forças entre o ar e a água no tanque de armazenagem 4 éassim perturbado e a água será transferida por sifão doreservatório de coleta 2 para o tanque de armazenagem 4através do tubo de sifão 12. O nível da água noreservatório de coleta 2 irá desta forma decrescer e onível da água no tanque de armazenagem 4 subirá.

Quando o vaso receptor 18 se inclina e a válvula depreenchimento 26 é aberta por meio da haste de êmbolo 24, ovaso receptor 18 será drenado. 0 desequilíbrio irá destaforma desaparecer e o vaso receptor 18 irá deslocar-senovamente de volta para sua posição equilibrada, em que ovaso receptor 18 fica orientado substancialmentehorizontalmente.

Enquanto for fornecida água cinza através daalimentação 14 o nível de água no reservatório de coleta 2irá subir até a água fluir novamente através do dispositivode transbordamento 6 do reservatório de coleta 2 para ointerior do vaso receptor 18 através do conduto dederivação 10. O vaso receptor 18 irá dessa forma inclinar-se novamente. Como resultado, a válvula de preenchimento 26será aberta e - mediante repetição daquilo que foi descritoacima - o tanque de armazenagem será preenchido de formapulsada até o nível da água no tanque de armazenagem 4 e noreservatório de coleta 2 alcançarem o mesmo nível.

o sistema será drenado periodicamente para descargade contaminantes e para prevenção de ocorrência de odoresdesagradáveis que podem ocorrer quando a água cinza forarmazenada durante um período de tempo excessivo nosistema. Os contaminantes depositados localizados no fundodo reservatório de coleta 2 são descarregadosperiodicamente mediante abertura da válvula de drenagem 2 8no lado inferior do reservatório de coleta 2 e abertura dedispositivo de aeração 30 e 32 no lado do topo (Figura 4).A água armazenada irá desta forma desaparecer juntamentecom todos os ' contaminantes para o sistema de esgotos5 através da via de descarga 34 para esgoto. 0 sistema decontrole (EcoPlay Control Unit (ECU)) controlará estadrenagem de acordo com parâmetros tais como o tempodecorrido desde o último preenchimento. No caso deinterrupção de fornecimento de energia elétrica a águacinza presente no sistema poderá, por exemplo paraprevenção de ocorrência de formação de microorganismos dotipo legionella, ser drenada como ação final, esubseqüentemente o sistema poderá ser preenchido com águanormal da rede pública. Uma alimentação 38 de água da redepública é provida para este propósito.

A alimentação 38 de água da rede pública éadicionalmente provida para possibilitar o atendimentoininterrupto das demandas do usuário de água tais como nautilização de um vaso sanitário, em caso de escassez defornecimento de água cinza.

Em uma configuração preferencial adicional, épossível aspergir as paredes do reservatório de coleta 2utilizando a água de rede pública fornecida através daalimentação 38 de água de rede pública. Uma formação delimo que se encontra presente poderá ser removida medianteabertura da válvula de drenagem 28, preferencialmentedurante a aspersão ou subseqüentemente à mesma.Em uma configuração preferencial adicional odispositivo de água cinza é acomodado em uma estrutura desuporte 40 que pode ser instalada com simplicidade erapidez por um instalador. O módulo inteiro pode porexemplo ser montado em uma parede com um certo número deparafusos de expansão. Os condutos de alimentação edescarga terão então que ser instalados, por exemplo, comfixações de braçadeira. Um exemplo das dimensões de um talmódulo será uma altura de cerca de 2,6 m e uma largura decerca de 0,9 m. 0 módulo é preferencialmente configurado detal forma que quaisquer variações destas dimensões possamser prontamente compensadas. Em uma outra configuraçãopreferencial ainda, uma cisterna 42 é integrada naestrutura de suporte 40.

A presente invenção compreende adicionalmente ummétodo para transferência por sifão de água em umdispositivo para água cinza.

Muito embora constituam configurações preferenciaisda invenção, as configurações descritas acima são meramentedestinadas a ilustrar a presente invenção e não são deforma alguma destinadas a limitarem o relatório descritivoque especifica a presente invenção. Os direitosreivindicados são definidos pelas reivindicações em anexo,dentro do escopo das quais podem ser concebidas muitasmodificações.

Claims (21)

1. DISPOSITIVO PARA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUA CINZA,caracterizado por compreender:- uma alimentação de água para fornecimento de águacinza;- um reservatório de coleta para coleta da águacinza fornecida;- um tanque de armazenagem para armazenagem deágua;- um meio de sifão para transporte mecânico desifão de água do reservatório de coleta para o tanque dearmazenagem;- uma saida de descarga de água para descarga deágua armazenada para um usuário de água;- uma saida para o sistema de esgoto; e- um sistema de controle.

2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado por compreender adicionalmente:- um dispositivo de transbordamento disposto nolado do topo do reservatório de coleta; e- um conduto de derivação para derivação de águapara a saida de descarga para o sistema de esgoto.

3. Dispositivo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 e 2, caracterizado por o meio de sifãocompreender:- uma conexão de sifão para transferência por sifãode água do reservatório de coleta para o tanque dearmazenagem;- uma válvula de preenchimento; e- um meio de recebimento para recebimento de águacinza fornecida, em que o meio de recebimento é ligado àválvula de preenchimento.

4. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 3,caracterizado por ser provido um elemento de transferênciamecânica para ligação entre o meio de recebimento e aválvula.

5. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 3,caracterizado por a ligação entre o meio de recebimento e aválvula ser uma ligação elétrica.

6. Dispositivo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 3 a 5, caracterizado por a conexão de sifãoser disposta substancialmente na parte central doreservatório de coleta que é disposto substancialmenteverticalmente.

7. Dispositivo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 3 a 6, caracterizado por o meio derecebimento ter um formato assimétrico.

8. Dispositivo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 a 7, caracterizado por compreenderadicionalmente:- um sensor para detecção do nível de água noreservatório de coleta; e- em que o meio de sifão pode ser controlado pelosistema de controle de acordo com o nível de água detectadopelo sensor.

9. Dispositivo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 2 a 7, caracterizado por compreenderadicionalmente:- um sensor para detecção de água no conduto dederivação; e- em que o meio de sifão pode ser controlado pelosistema de controle de acordo com a água detectada pelosensor.

10. Dispositivo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 a 9, caracterizado por o reservatório decoleta ser adicionalmente provido com uma alimentação deágua da rede pública de água potável para preenchimento doreservatório de coleta com água da rede pública.

11. Dispositivo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 a 10, caracterizado por ser provido ummeio de drenagem para drenagem de águá cinza sob o controleda unidade de controle.

12. Dispositivo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 a 11, caracterizado por pelo menos umaunidade de limpeza ser provida para limpeza do dispositivo.

13. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 12,caracterizado por a unidade de limpeza utilizar águafornecida pela alimentação de água da rede pública.

14. Dispositivo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 a 13, caracterizado por compreenderadicionalmente uma estrutura de suporte.

15. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 14,caracterizado por ser adicionalmente disposta uma cisternana estrutura de suporte.

16. MÉTODO DE TRANSFERÊNCIA POR SIFÃO DE ÁGUA,caracterizado por compreender as etapas de:fornecimento de água para um reservatório decoleta;detecção de um nivel de água previamentedeterminado no reservatório de coleta;operação de uma válvula de preenchimento deacordo com o nivel de água detectado; e- transferência por sifão de água através de umaconexão de sifão do reservatório de coleta para o tanque dearmazenagem.

17. Método, de acordo com a reivindicação 16,caracterizado por compreender adicionalmente as etapas de:transbordamento de água no dispositivo detransbordamento no lado do topo quando o reservatório decoleta tiver sido preenchido;detecção de transbordamento de água nodispositivo de transbordamento;operação de uma válvula de preenchimentodependente da detecção de transbordamento de água.

18. Método, de acordo com a reivindicação 16,caracterizado por compreender adicionalmente as etapas de:orientação da água em chegada através dodispositivo de transbordamento para um meio de recebimentoatravés do conduto de derivação;- deslocamento do meio de recebimento quando omesmo se encontra preenchido com a água; e- em que a válvula de preenchimento é operada deacordo com o movimento do meio de recebimento.

19. Método, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 16 e 17, caracterizado por o nível da águaser detectado por um sensor, e a válvula de preenchimentoser operada eletricamente de acordo com o nivel de águadetectado pelo sensor.

20. Método, de acordo com a reivindicação 17,caracterizado por o transbordamento de água no dispositivode transbordamento ser detectado por um sensor, e a válvulade preenchimento ser operada eletricamente de acordo com otransbordamento de água detectado pelo sensor.

21. Método, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 16 a 20, caracterizado por ser aplicado nomesmo um dispositivo de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1-15.