O filtro de água Sheba é um novo projeto de filtro de água que deve abordar quatro problemas comuns de filtragem de água doméstica em regiões menos desenvolvidas: taxas lentas de filtração, dificuldades na limpeza de filtros de água, dificuldades em adaptar os filtros de água às variações regionais e sazonais da água afluente e design físico pouco atraente, dificultando a disseminação. O projeto proposto aborda esses problemas e demonstra duas inovações: o uso de sacos de filtração de pano para conter o meio filtrante - a facilidade de remoção dos sacos simplifica a limpeza regular e permite a simples modificação dos filtros conforme as condições sazonais. Sheba também contém um mecanismo para permitir que o usuário aumente manualmente a taxa de fluxo de água por meio de pressurização mecânica. Este projeto foi prototipado usando materiais simples para demonstrar seu potencial como uma opção de baixo custo. A filtração foi realizada com areia, brita e carvão vegetal; embora os resultados dos testes indiquem a viabilidade das inovações, estão em curso trabalhos de adaptação ao contexto do sul da Índia de Tamil Nadu.
Índice
Introdução
Os sistemas domésticos de filtragem de água existem há muitos anos e são frequentemente promovidos como uma excelente maneira de aumentar o fornecimento de água para (especialmente) populações rurais em países menos desenvolvidos sem acesso a água potável. A literatura contém uma série de desenhos que funcionam de maneiras diferentes, mas apesar do grande número de opções, a população não atendida permanece prodigiosa.
O International Development Design Summit (IDDS) foi realizado entre julho e agosto de 2007 no Massachusetts Institute of Technology (MIT) em Cambridge, EUA. Nossa equipe de cinco participantes se propôs a entender as razões mais comuns para a baixa absorção de filtros e tecnologia de design para atender a essas necessidades.
Entendendo o Mercado
Informações contextuais significativas foram contidas dentro da equipe, com três membros da equipe vivendo na Índia e um vivendo na Região Autônoma Tibetana da China. Para ampliar a base de informações, cinco participantes do IDDS da Guatemala, Paquistão, Tanzânia, Gana e Tibete foram entrevistados sobre:
- Filtragem de água disponível localmente
- Práticas locais de filtragem de água
- O design ideal do filtro de água dos entrevistados
- Preço localmente aceitável
- Fontes de água locais
- Práticas locais de coleta de água
- Uso doméstico de água
Os resultados desse perfil do usuário e do conhecimento da equipe (complementado por revisões da literatura) descobriram que os problemas mais comuns que impedem a disseminação rural generalizada de filtros de água domésticos são:
- Taxa de filtração lenta
- Dificuldade na limpeza de filtros
- Qualidade da água não confiável
- Design pouco atraente e volumoso
A equipe escolheu o nome Sabá por ser fácil de pronunciar, evoca uma relação com a rainha Sabá e, por conter a palavra 'ela', representa a dama da casa que na maioria das vezes será o uso final do produto.
Requisitos do Projeto
Para atender a esses requisitos, bem como a outros, implicitamente necessários para atender famílias rurais pobres, a equipe trabalhou para satisfazer os seguintes requisitos:
- Feito com materiais disponíveis localmente.
- Acessível para comprar (estimado em 1 mês de salário ou US $ 10) e operar (estimado US $ 4 / ano)
- Purificar a água a partir de uma perspectiva bacteriana (de acordo com os padrões da ONU)
- Fácil de operar (mulheres e crianças devem ser capazes de usá-lo)
- Fácil de limpar (por mulheres / crianças com mais de 10 anos dentro de 2 horas sem ferramentas especiais)
- Fácil de manter (com ferramentas e peças disponíveis localmente em grandes cidades)
- Pode ser construído e montado por uma pessoa qualificada localmente
- Um modelo demonstrável a ser feito dentro de três semanas.
- Produz água suficiente para uma família média (estimado 6 pessoas a 3L cada = 18L diariamente)
Projetar
O conceito-chave no projeto do filtro é o uso de um recipiente externo, inicialmente um balde, dentro do qual os materiais de filtragem são empilhados. O design é mostrado na Figura 1. A água bruta é despejada no recipiente superior e este passa por um tubo até o balde inferior que contém os materiais de filtração. A caçamba central funciona como um reservatório para água limpa. Um tubo central de tamanho adequado permitiria o uso de uma haste pressurizante para forçar a água através das camadas de filtração, aumentando assim o fluxo.
Filtração
Este design torna a adição e remoção de materiais simples, permite o uso de uma grande variedade de materiais de filtragem e carrega o potencial para os usuários personalizarem seus filtros sazonalmente.
Sistema de empilhamento incluindo sacos de pano
- Sacos de pano podem ser feitos localmente e de forma barata usando nylon. Um design em camadas elimina a necessidade de um fechamento especial.
- O material de pano nos sacos atua como uma camada extra de filtração.
- Materiais como discos cerâmicos podem ser colocados diretamente na caçamba. Materiais soltos, como areia ou cascalho, podem ser colocados nos sacos de pano.
- O material, contido dentro de sacos, é fácil de remover para limpeza. Materiais como areia podem ser limpos dentro de sacos e facilmente devolvidos ao filtro.
- Para a modificação da filtração, novas camadas podem ser adicionadas (como para turbidez da estação chuvosa, uma camada adicional de desbaste pode ser adicionada ou para remoção de arsênio, uma camada de unhas enferrujadas)
Materiais de filtração
Uma grande variedade de materiais de filtração pode ser usada em combinação, incluindo:
- Areia
- Cascalho
- Carvão ativado – filtra odores, sabores e alguns produtos químicos
- Limas de ferro (ou pregos de ferro enferrujado não galvanizado)
- Cerâmica porosa (potencialmente incluindo prata)
- Outros materiais locais comuns
Projeto Físico
Filtração Forçada
O projeto do filtro permite que a água flua por gravidade durante a operação normal, mas tem o potencial para o uso de filtragem forçada para aumentar as taxas de fluxo quando necessário. O usuário adiciona pressão usando um mecanismo do tipo êmbolo dentro da coluna de água.
Testes iniciais indicam que a eficácia da filtração forçada depende dos materiais de filtração empregados no filtro. Testes usando um meio de filtração do tipo biosareia descobriram que a eficácia da filtração foi reduzida sob pressão. Um meio de filtração cerâmica não tem sido utilizado, mas acredita-se que este oferecerá melhores resultados.
Atratividade
O Sheba foi projetado para promover o fácil carregamento e captação de água, permitindo que os usuários carreguem o balde mais alto e abstraiam do balde do meio, a uma distância confortável do solo. O uso de materiais de tipo doméstico (como plástico) são considerados mais atraentes do que a madeira ou o concreto e, portanto, tornam a inclusão do filtro em uma casa mais fácil de alcançar.
Baixo Custo
O projeto foi realizado considerando a necessidade de produzir um produto final com baixo custo global. Os baldes de plástico estão quase universalmente disponíveis, são relativamente baratos e não dependem de um fornecedor específico. O número de conexões foi minimizado para reduzir os custos de material e mão de obra (bem como para reduzir a chance de falhas).
Custos
| Descrição do componente | |||||
| Baldes plásticos com tampas, herméticos | 80.00 | 240.00 | |||
| Conectores farpados de plástico | 5.00 | 10.00 | |||
| Tubo de plástico, flexível 1/2 " | 25.00 | 6.25 | |||
| Tubo de PVC, 1,5" | 25.00 | 50.00 | |||
| Trabalho | 100.00 | ||||
| Total | 406.25 | ||||
| Suposição: Protótipo custa 3 vezes o custo original | |||||
| Custo de volume (100 filtros) | 135.00 | ||||
| Despesas Adicionais | |||||
| Custo de marketing 10% | 14.00 | ||||
| Manutenção 5% | 7.00 | ||||
| Transporte 5% | 7.00 | ||||
| Despesas gerais 5% | 7.00 | ||||
| Contingência 20% | 28.00 | ||||
| Sub Total | 63.00 | ||||
| CUSTO TOTAL POR FILTRO | 203.00 | ||||
| Custo por filtro em USD | ~ 6USD | ||||
Discussão
Vemos
- A ideia é prática – os sacos facilitaram muito a limpeza, montagem e, em testes, manutenção
- A seleção de meios de filtração e diferentes tamanhos é importante para alcançar um bom desempenho de filtração
- Causa indeterminada de baixo desempenho de filtração – possíveis causas incluem falta de tempo de cura do filtro, fina camada de areia fina, vazamentos ao redor das bordas
Próximos passos
- Construa um protótipo em Tamil Nadu
- Teste de filtração forçada com cerâmica
- Desenvolver um projeto de referência com materiais de filtragem especificados
Conclusões
- Soluções inovadoras propostas para resolver problemas comuns que afetam os filtros domésticos
- Testes iniciais mostram sucessos e necessidade de desenvolvimento adicional
- O trabalho está em andamento
Detalhes de contato
- Zubaida Bai
- [Arun Sharma mailto:asharma@cantab.net]