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Inteligência artificial controla pressão de água e reduz perda em rede de distribuição

Já utilizado por 35 empresas, sistema desenvolvido por empresa apoiada pela FAPESP reduziu a perda de água por vazamento na rede de distribuição que abastece sete municípios

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo

Um software já utilizado pela Coca-Cola Femsa para reduzir o desperdício de líquido no envase de refrigerantes permitiu reduzir em 2% a perda de água por vazamento - percentual equivalente a 2,5 milhões de metros cúbicos por ano - no sistema de distribuição de água da chamada Região dos Lagos, no Estado do Rio de Janeiro, Brasil, que abrange sete municípios e é administrado pela concessionária Prolagos.

Batizado de Leaf, o sistema, desenvolvido pela I.Systems - uma empresa apoiada pelo Programa Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas (PIPE), da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) -, possibilita o controle de diversas variáveis em uma linha de produção baseado em lógica fuzzy (ramo da inteligência artificial). Atualmente, o Leaf é utilizado por mais de 35 empresas.

"O controle de pressão da água em uma rede de distribuição é considerado um dos pontos operacionais mais importantes na distribuição de água. Enquanto uma pressão baixa pode não ser suficiente para transportar água para os pontos mais distantes e elevados de uma cidade, altas pressões aumentam as perdas por vazamento e podem gerar rompimento de tubulações", disse Igor Santiago, presidente da I.Systems.

Segundo Santiago, o diferencial do software do sistema Leaf em relação à tecnologia atualmente usada no setor de saneamento público do Brasil é o fato de conseguir observar, em tempo real e de forma integrada, toda a rede de distribuição. As redes de água utilizam bombas para direcionar o fluxo da água com alta pressão, e válvulas redutoras de pressão (VRPs), com o objetivo de estabilizar a pressão nos diversos pontos da tubulação.

A Prolagos, responsável pelos serviços de saneamento nos municípios de Araruama, Armação dos Búzios, Arraial do Cabo, Cabo Frio, Iguaba Grande, São Pedro da Aldeia e Saquarema, vinha buscando encontrar uma solução para controlar de forma automática e integrada as bombas e VRPs em suas redes de distribuição, com o intuito de reduzir as perdas por vazamento.

"A tecnologia disponível até então basicamente olha para a pressão da água antes da bomba ou da válvula e decide o que esses equipamentos devem fazer. Só que isso pode gerar impactos mais para a frente, como a falta de água nas torneiras ou uma elevação de pressão que pode gerar ruptura de duto", disse Santiago.

Funcionamento automático da rede por até 72h

A solução desenvolvida pela empresa foi interligar no sistema de inteligência artificial diversas informações, como o dia da semana (se feriado ou não), o horário, a temperatura na região, a época do ano (período de férias ou não) e a previsão de chuva, entre outras, para ajustar automaticamente a pressão da água na rede de distribuição.

Ao observar esse conjunto de informações, o sistema é capaz de adaptar a pressão às demandas instantâneas de água e prever o fornecimento para um período de até 72 horas.

"Por meio desse conjunto de informações, o sistema de inteligência artificial faz uma projeção e atribui uma responsabilidade de pressão de água para cada bomba e válvula da rede de distribuição", disse Santiago.

"É como se todas as válvulas e bombas que compõem a rede passassem a funcionar com uma inteligência única, de forma global e integrada, e não de modo individual. Com isso, é possível evitar que a atuação em uma válvula, por exemplo, cause efeitos indesejados em outro ponto da rede e otimizar a operação como um todo", afirmou.

Durante uma semana, o sistema se adequou ao perfil de fornecimento da região e otimizou automaticamente o controle de pressão. O resultado foi uma redução da vazão média no período de 5,8%, sem prejudicar o abastecimento.

O controle mais eficiente proporcionado pelo software também resultou em uma redução de 15% na vazão mínima noturna e, consequentemente, gerou uma redução nos índices de perda da região.

Investimento em conversão e adaptação do Leaf

O presidente da Prolagos sondou Santiago e seus sócios quanto à possibilidade de utilizar o Leaf em seus sistemas de distribuição após tomar conhecimento dos resultados obtidos pela Coca-Cola Femsa com a aplicação do software da I.Systems - redução de 31% das perdas por variação de nível de líquido injetado e de 42% das perdas por borbulhamento na maior engarrafadora da marca na América Latina, em Jundiaí (estado de São Paulo) e alcance do controle simultâneo das válvulas de pressão e de vazão, o que permitiu uma economia de 500 mil litros de refrigerante e de 100 mil garrafas PET por ano.

"Respondemos que o Leaf era mais voltado para a indústria 4.0, enquanto essa nova aplicação para controlar a pressão da água em uma rede de distribuição seria mais voltada para smart city [cidade inteligente]", afirmou Santiago. "Aceitamos o desafio e decidimos fazer um diagnóstico inicial. Para isso, submetemos um projeto ao PIPE e fomos contemplados para a Fase 2 direta do programa [de execução da pesquisa]", detalhou.

Novo mercado

"Em razão dos bons resultados alcançados com a aplicação do software no controle da distribuição de água surgiu a oportunidade de expandir seu uso para a captação e, dessa forma, abranger todo o sistema de abastecimento da Região dos Lagos", disse Santiago.

Segundo ele, a empresa tem apresentado essa solução para outras concessionárias de serviços de saneamento no Estado de São Paulo e outras regiões do país para viabilizar a implantação dela em outros locais.

Um dos obstáculos que a empresa tem enfrentado para conseguir levar a solução para outras cidades brasileiras, contudo, é a limitação de infraestrutura das concessionárias de saneamento. A maioria delas não possui um nível de automação suficiente que possibilite controlar as válvulas remotamente.

"Diversas concessionárias ainda têm um sistema manual de controle, em que é preciso enviar um operador em campo para mudar a abertura de uma válvula. Isso inviabiliza a implantação do nosso sistema", ponderou Santiago.

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Sobre a Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

A Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) é uma das principais agências públicas brasileiras de fomento à pesquisa. A FAPESP apoia a pesquisa científica e tecnológica por meio de Bolsas e Auxílios a Pesquisa que contemplam todas as áreas do conhecimento. Em 2016, a FAPESP desembolsou R$ 1,137 bilhão, custeando 24.685 projetos, dos quais 53% com vistas à aplicação de resultados, 39% para o avanço do conhecimento e 8% em apoio à infraestrutura de pesquisa. Saiba mais em: http://www.fapesp.br.

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