O uso de válvulas na história humana

Logo no princípio da era humana, os homens já sabiam que, para poder ter seus campos mais frutíferos, era necessário realizar o desvio do curso das águas para alcançarem os locais mais remotos. Naquela época, ainda não existiam tubulações e, para executarem essa difícil tarefa, se utilizavam de pedras e galhos para que pudessem controlar o curso da água.

Segundo a literatura disponível, um dos primeiros povos a utilizar a válvula para controle foram os romanos. Elas eram parte importante de uma de suas maiores invenções, os chamados “Aquedutos” ou “De aquae ductu urbis Romae”, como os verificados na cidade romana de Bracara Augusta. Naquele período, apesar de a água ser abundante, quem tinha o poder queria controlar a quantidade de água que era fornecida.

Em meados de 1 a.C., o povo romano utilizava, para direcionamento do fluxo da água, tubulações produzidas a partir de chumbo, assim podiam distribuir a água em todo o Império. As primeiras válvulas utilizadas tinham muita semelhança com o que chamamos atualmente de válvula macho, com corpos feitos de bronze e uma espécie de “plug”, que era inserido para poder interromper o fluxo e controlar o uso da água. A técnica para utilização das válvulas não mudou muito ao longo do tempo e, assim como hoje, as válvulas eram soldadas nas tubulações em ambos lados.

Não há muito material histórico disponível sobre a evolução do uso das válvulas para controle durante o Império Romano, pois, com sua queda em 476 d.C.,  toda a infraestrutura montada foi perdida e quase nada mudou durante séculos.

Já na era do Renascimento, as válvulas voltaram a ter um papel importante, sendo implementadas novamente para controlar o fluxo e reduzir perdas nos sistemas de irrigação e controle do fluxo da água em canais de distribuição. Leonardo Da Vinci, que, além de pintor, era engenheiro e inventor, deixou vários desenhos de válvulas com tecnologia avançada para sua época.

A história moderna das válvulas tem início com a primeira Revolução Industrial, quando, em 1705, um dos principais equipamentos que alavancou a revolução foi inventado por Thomas Newcomen: a “máquina à vapor”. Este equipamento tinha como princípio o controle do fluxo de água, de vapor e controle de pressão e, para isso, tornou-se indispensável o uso de válvulas, que eram capazes de criar altíssimas pressões, gerando a potência necessária para movimentar as máquinas e engrenagens.

O surgimento dos atuadores

Em meados de 1950, inicia-se a chamada Terceira Revolução Industrial, que é marcada pela substituição de processos, até então manuais e com mecânica analógica, por processos digitais através do uso de microcomputadores e, nas décadas seguintes, o uso da internet. Neste período, as válvulas, que até então eram acionadas de forma manual por uso de volantes ou alavancas, ganham um novo componente: os chamados atuadores. Estes dispositivos acoplados às válvulas eram capazes de aumentar consideravelmente a eficiência dos sistemas, reduzindo a mão de obra empregada nas atividades e aumentando o nível de segurança nas operações.

A evolução dos atuadores

Os atuadores adicionados às válvulas tinham como princípio de funcionamento, inicialmente, a pneumática, que se valia do ar comprimido como força motriz. Surgiram, então, os primeiros atuadores pneumáticos e, mais tardiamente, com os avanços da tecnologia, os atuadores elétricos. Estes últimos foram se aperfeiçoando e se valendo da eletrônica na sua composição e, finalmente, surgem os atuadores elétricos inteligentes, com sistemas de armazenamento de dados e interface através de protocolos de redes industriais, podendo ser aplicados na atual Quarta Revolução Industrial, chamada de Industria 4.0.

Como observamos, no princípio do Império Romano havia abundância de recursos hídricos, e o principal objetivo do emprego das válvulas no sistema de distribuição tinha como motivação demonstrar o poder dos Governantes sobre o recurso e taxar seu uso.

Hoje, além de tornar eficaz a captação, tratamento, armazenamento e distribuição de água, o uso das válvulas e atuadores são de suma importância para a redução de perdas no saneamento. Na escassez de água tratada do período atual, onde mais de 40% da população mundial não tem acesso a água potável, levar água potável à população tem sido um dos 17 objetivos de desenvolvimento sustentável da ONU (Organização das Nações Unidas). Como possibilitar então que a população tenha acesso a um recurso cada vez mais escasso?

A automação de processos para a redução de perdas

Apesar de envolver questões complexas, existe um objetivo principal a ser alcançado, este objetivo está relacionado a aumentar a eficiência dos processos de tratamento e distribuição de água, garantindo que a água tratada e potável chegue até o seu destino final sem perdas excessivas em seu trajeto. Dados divulgados por organismos que tratam do setor apontam que cerca de 38% de toda água tratada no Brasil é perdida.

Dentre as ações desenvolvidas para reduzir as perdas de água está a automação dos sistemas de tratamento e distribuição. Com a utilização de instrumentos de medição, válvulas de controle de pressão e vazão acopladas a atuadores inteligentes é possível, através de um sistema denominado Zoneamento, monitorar as variações no fluxo da água e pressão da rede, identificando, de forma quase que imediata, a perda deste recurso, provocadas, muitas vezes, por vazamentos ou rompimentos de tubulações.

Através de uma central de controle, estas informações são analisadas e comandos remotos são emitidos por sinal elétrico, digital ou via rádio. Estes sinais comandam as válvulas através dos atuadores, possibilitando, em alguns casos, a redução da pressão da linha, fazendo com que a vazão da água perdida diminua e, por consequência, sejam reduzidas as perdas no processo de distribuição até a intervenção para manutenção do sistema. Em casos mais graves, onde há o rompimento total de uma tubulação, os atuadores acoplados às válvulas são capazes de interromper completamente o fluxo, evitando o desperdício de milhares de litros de água potável.

Levar água potável à população é um grande desafio que contempla não apenas a construção de novos sistemas de captação, tratamento de águas e distribuição — é necessário, também, a modernização dos sistemas atuais, buscando o aumento da eficiência dos processos para padrões aceitáveis.