Água pode ser amaciada? Se o leitor acha que se trata de algum projeto de "primeiro de abril" ou coisa semelhante, não é nada disso! O termo "água dura" é muito usado tecnicamente para definir a composição da água potável que, em certas regiões apresenta um teor anormalmente alto de calcário (sais de cálcio). Estes sais dificultam a utilização do sabão e a própria água apresenta um sabor não muito agradável que pode até, na opinião de alguns, não servir nem para "matar a sede". Como a eletrônica pode ser usada para amaciar este tipo de água é o que o leitor vai saber neste artigo, com um projeto prático.
De fato, dependendo da região, a água distribuída à população pode ter sua composição variada quanto ao teor de sais minerais. É claro que o tratamento com a adição de substâncias que visam sua purificação não corrige a presença de tais sais, principalmente os de cálcio e isso pode resultar em uma água denominada "dura".
A água dura tem um teor de calcário elevado que não afeta sua potabilidade, mas nem seu sabor são muito agradáveis e nem mesmo sua utilização na lavagem de roupas e louças pode ser considerada eficiente pelas donas de casa. De fato, elas podem "queixar-se" de que o sabão não dissolve ou que os detergentes não fazem sua função, quando utilizados com aquele tipo de água.
Como alterar estas propriedades da água sem a utilização de substâncias químicas, que podem ser perigosas?
Numa revista francesa divulgou-se que campos magnéticos fortes aplicados na água, mesmo quando ela passa pelo encanamento, são suficientes para provocar uma reação entre o carbonato de cálcio (que torna a água "dura") e os outros sais minerais provocando assim a neutralização de seus efeitos.
A vantagem desse sistema é que ele não altera, em princípio a composição da água, apenas modifica-a levemente com uma reação de "amolecimento" que melhora sua potabilidade e a própria característica de trabalhar com detergentes e sabões e o campo magnético não pode ser "ingerido" por ninguém, sendo por isso inofensivo.
Uma maneira divulgada de se aplicar o campo magnético na água de uma canalização consiste em se enrolar uma bobina conforme mostra a figura 1, em torno do encanamento.
Evidentemente, o encanamento deve ser de PVC para que o campo possa atuar, e sua intensidade pode variar bastante, dependendo dos efeitos desejados.
A produção do campo, e sua natureza admite diversas possibilidades.
Um campo pulsante, por exemplo, para produzir melhores resultados nos efeitos de "amolecimento", pois algo entre 100 e 2 000 Hz parece estar justamente na faixa de ressonância dos íons responsáveis pelos problemas, forçando-os a uma reação.
O acionamento pode ser feito manualmente, ou para os que desejarem sofisticar o sistema, de modo automático por meio de solenóide quando a água for aberta.
Neste artigo, baseados nas informações que obtivemos sobre intensidade de campo necessárias ao "amolecimento", frequência e intermitência, vamos descrever um aparelho que pode ser experimentado pelos leitores interessados.
Lembramos, entretanto que o autor não teve oportunidade de pessoalmente experimentar o aparelho com uma água que possa ser considerada "dura", mas convida os leitores que fizerem experiências a relatarem as mudanças notadas. O que o autor pode garantir apenas é que se trata de processo que já se usa em outros países, como por exemplo a França, e que pelo que sabe não afeta de modo nenhum a potabilidade da água.
Também é interessante observar que a ozonização, que é recomendada e usada em alguns filtros é um processo completamente diferente, conforme mostra a figura 2.
Neste sistema, uma descarga elétrica efetivamente atua sobre o oxigênio dissolvido na água provocando uma reação que produz o ozônio (três moléculas de oxigênio 02 reagem formando duas moléculas de ozônio 03).
O ozônio é bactericida, matando por isso os micro-organismos da água, mas em quantidade elevada também é quimicamente muito ativa podendo causar úlceras. Nos Estados Unidos, onde existe um controle rígido sobre tais aparelhos, a dosagem de ozônio é mantida dentro de rígidos controles de modo a não ser prejudicial à saúde. No entanto, o próprio autor ao adquirir um filtro para sua residência, teve a oferta de um vendedor de um com ozonizador, com mil-e-uma qualidades apregoadas.
Consultado sobre o controle da quantidade de ozônio produzida pelo filtro, ou sua quantidade, não só o vendedor não soube dizer nada, como em todos os folhetos de propaganda disponíveis não havia a indicação.
Alertamos tanto as autoridades como as pessoas interessadas na compra de um aparelho deste tipo sem indicação dos níveis de ozonização e se existe um controle disso, que tenham cuidado!
COMO FUNCIONA
Mas, o que importa é o nosso "amaciador magnético". Vamos analisar o seu princípio de funcionamento.
Para gerar um campo magnético intermitente de frequência entre 100 e 2 000 Hz utilizamos dois osciladores elaborados em torno de duas portas NAND do circuito integrado 4093B.
A frequência do primeiro oscilador é determinada por R2 e C2 e é da ordem de 1 ou 2Hz, fixando assim a intermitência do aparelho. Estes componentes podem ser alterados numa ampla faixa de valores, sendo a única restrição a do valor do resistor que não pode ser inferior a 5 k ohms.
A frequência do segundo oscilador é determinada por R3 e C3 ficando na faixa de 100 e 2 000 Hz. Ela pode ser alterada tanto pela troca do resistor como do capacitor, dentro da mesma restrição do primeiro oscilador.
Os sinais dos dois osciladores são combinados na terceira e quarta portas do circuito integrado, obtendo-se assim um trem de pulsos com a forma indicada na figura 3.
Estes pulsos são fracos demais para produzir um bom campo magnético, se aplicados numa bobina.
Para a amplificação desses pulsos é feita por um transistor de potência. O transistor indicado tem um ganho bastante elevado, pois é um Darlington, o que possibilita a excitação de uma bobina de forma a se conseguir um forte campo magnético.
A bobina é ligada diretamente ao coletor do transistor, recebendo, portanto uma corrente com a forma de onda gerada.
A fonte de alimentação para o circuito não precisa ser estabilizada consistindo, portanto num transformador que abaixa a tensão da rede de energia, dois diodos retificadores e um capacitor de filtro.
Esta fonte deve fornecer pelo menos 2 ampères, que é a ordem de corrente que a bobina pode solicitar quando em funcionamento normal.
Na versão mais sofisticada, damos um circuito temporizador que permite o acionamento da bobina por certo tempo ao simples premer de um botão. Este circuito prevê também o acionamento de um solenóide que abre a água.
Desta forma, a água pode ser aberta automaticamente e ao mesmo tempo o circuito ativado por um determinado intervalo de tempo.
O temporizador neste circuito pode ser projetado para operar em intervalos de tempo entre 5 e 20 segundos aproximadamente, dependendo dos valores dos componentes utilizados.
MONTAGEM
Começamos por mostrar ao leitor o diagrama do circuito básico do amaciador com a sua fonte de alimentação na figura 4.
A disposição dos componentes para esta montagem é mostrada na figura 5.
O transformador de alimentação fica fora da placa de circuito impresso e deve ser fixado na caixa que aloja o aparelho, empregando-se parafusos com porcas para esta finalidade.
Na figura 6 mostramos como o transformador e a placa de circuito impresso podem ser fixados na caixa, assim como as entradas e saídas dos principais fios.
O circuito integrado deve ser instalado em soquete DIL de 14 pinos para maior segurança e o circuito integrado necessita de um radiador de calor. Este radiador é feito com uma chapa de metal dobrada em "U" e parafusada no orifício existente no componente para esta finalidade. Radiadores prontos podem ser adquiridos nas casas especializadas ou mesmo aproveitados de aparelhos fora de uso.
Na montagem observe a polaridade dos diodos e dos capacitores eletrolíticos. Para C1 é importante observar que a tensão mínima de trabalho é de 16V. Os demais capacitores podem ser de poliéster ou cerâmicos.
O LED indicador de funcionamento deve ser posicionado no painel do aparelho.
Para a bobina damos os pormenores de sua montagem na figura 7.
Essa bobina deve ser enrolada diretamente no cano de PVC por onde passa a água e consiste entre 200 e 500 espiras de fio esmaltado de 22 a 28 (encapado ou AWG).
Uma idéia de instalação é mostrada na figura 8 em que preparamos a bobina externamente e depois, interrompendo a canalização, a inserimos no percurso da água. A vedação feita com luvas apropriadas e cola de PVC deve ser perfeita para que não ocorram vazamentos.
Para os que desejarem uma versão temporizada, damos o seu circuito na figura 8.
A placa de circuito impresso correspondente é mostrada na figura 9.
O transistor BC517 pode ser substituído por dois BC548 na ligação Darlington equivalente mostrada na figura 10.
Se o leitor tiver dificuldades em obter o BC517 deve já prever a utilização dos BC548 fazendo as devidas alterações no desenho da placa de circuito impresso.
O relé G1RC2 pode controlar correntes de até 10 ampères, o que significa que, além do solenóide que abre a água outros dispositivos podem ser acionados, como por exemplo uma bomba, caso a água seja obtida de poço ou mina.
A temporização depende de C4 e R5. Uma idéia para se regular a temporização numa ampla faixa de valores consiste em se trocar R5 por um trimpot ou potenciômetro de 2,2 M ohms a 4,7 M ohms e ajustar nele o tempo de acionamento do circuito.
Veja que a fonte deste circuito é a mesma do amaciador, que então terá apenas de ser modificado para operar com o temporizador.
As alterações podem ser feitas de modo a termos uma única placa de circuito impresso ou então conforme indicamos, com duas placas.
Uma característica importante deste circuito é o auto-travamento. Quando pressionamos S1 ele liga e assim se mantém até o final da temporização. No final, o relé desliga tanto o solenóide como o próprio circuito de temporização que, desta forma, não consome energia.
Os capacitores eletrolíticos devem ter tensões de trabalho de pelo menos 16 V neste circuito e os diodos admitem equivalentes.
A instalação do sistema temporizado é mostrada na figura 11.
PROVA E USO
A prova de funcionamento é simples. Basta acionar S1 com a bobina fora da instalação de água. Inserindo uma chave de fenda na bobina o montador deve sentir a vibração produzida pelo campo magnético.
Com esta comprovação de funcionamento, basta instalar o aparelho e usá-lo.
Para a utilização, todas as vezes que a torneira for aberta ou que a água for utilizada, ligue o aparelho de modo a fazer com que o campo magnético entre em ação.
Se notar que, utilizando o aparelho por longos períodos, a bobina tende a se aquecer em demasia, ligue em série com a mesma um resistor de 4,7 ohms x 5W para servir de limitador de corrente.
O aquecimento do transistor a uma temperatura suportável (pode-se segurar o componente) é normal.
Existem diversos aperfeiçoamentos possíveis para o sistema:
Um deles é o esquematizado na figura 12 em blocos, e que consiste numa abertura automática da água pela ação de foto-sensor.
A simples colocação de um copo ou da mão diante da torneira com solenóide, provoca a abertura da água e ao mesmo tempo a ligação do amaciador.
LISTA DE MATERIAL
a) Amaciador
Semicondutores:
CI-1 - 4093B - circuito integrado CMOS
Q1 - TIP120 ou equivalente - transistor NPN Darlington de potência
D1, D2 - 1N4002 ou equivalentes - diodos de silício
LED - LED vermelho comum
Resistores: (1/8W, 5%)
R1 - 1 k ohms
R2 - 1 M ohms
R3 - 47 k ohms
R4 - 10 k ohms
Capacitores:
C1 - 22000 uF/16V - eletrolítico
C2 - 220 nF - poliéster ou cerâmico
C3 - 22 nF - poliéster ou cerâmico
Diversos:
T1 - Transformador com primário de acordo com a rede local e secundário de 9+9V x 2A
S1 - Interruptor simples
F1 - Fusível de 1A
X1 - Bobina amaciadora - ver texto
Placa de circuito impresso, caixa para montagem, fios, cabo de alimentação, soquete para o circuito integrado, suporte para o fusível, radiador de calor para o transistor, fios esmaltados, solda, etc.
b) Temporizador
Semicondutores:
Q2 - BC517 - transistor Darlington - ver texto
D3 - 1N4002 ou 1N4148 - diodo de silício
Resistores:
R5 - 100 k ohms a 1 M ohms x 1/8W - ver texto
R6 - 100 k ohms
Capacitores:
C4 - 1 000 uF/16V - eletrolítico
Diversos:
K1 - G1RC2 - Relé de 12V/10A
S2 - Interruptor de pressão NA
Placa de circuito impresso, fios, solda, etc.
