Software controla pressão de água em rede de distribuição

Sistema Leaf, utilizado por 35 empresas e desenvolvido com apoio do PIPE-FAPESP, foi adotado pela Prolagos, responsável pelos serviços de saneamento em sete municípios no Rio de Janeiro

Elton Alisson  |  Agência FAPESP – Um software 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 – na distribuição na Região dos Lagos, no Rio de Janeiro.

Batizado de Leaf, o sistema, desenvolvido pela I.Systems – uma empresa apoiada pelo Programa Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas (PIPE), da FAPESP –, será testado agora para controlar a captação de água de rios que abastecem a região fluminense, compreendida pelos municípios de Araruama, Armação dos Búzios, Arraial do Cabo, Cabo Frio, Iguaba Grande, São Pedro da Aldeia e Saquarema.

“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 Igor Santiago, presidente da I.Systems.

De acordo com Santiago, a tecnologia de controle de diversas variáveis em uma linha de produção baseado em lógica fuzzy (ramo da inteligência artificial), desenvolvida pela startup, é hoje utilizada por 35 empresas.

A economia de 2% na perda por vazamento foi possível devido ao controle da pressão da água pelo software nas redes de distribuição da concessionária responsável pelos serviços de saneamento da região fluminense, a Prolagos.

“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”, explicou Santiago.

A fim de controlar a pressão nos diversos pontos de uma tubulação, as redes de distribuição utilizam bombas (boosters, em inglês), 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 tecnologia atual, contudo, não consegue observar em tempo real e de forma integrada toda a rede de distribuição.

“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.

A Prolagos 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.

Ao ler uma reportagem sobre os resultados obtidos pela Coca-Cola Femsa com a aplicação do software desenvolvido pela I.Systems, o presidente da concessionária entrou em contato com Santiago e seus sócios.

A reportagem destacava que, por meio do sistema, a Coca-Cola Femsa, em Jundiaí, maior engarrafadora da marca na América Latina, reduziu em 31% as perdas por variação de nível de líquido injetado e em 42% as perdas por borbulhamento, além de ter conseguido o controle simultâneo das válvulas de pressão e de vazão. O resultado foi uma economia de 500 mil litros de refrigerante e de 100 mil garrafas PET por ano.

" O executivo da empresa imaginou que, se a tecnologia foi capaz de regular a vazão de refrigerantes em garrafas, teoricamente também poderia controlar a pressão da água na rede de distribuição da Prolagos", disse Santiago.

“Ele nos procurou, perguntou o que nós achávamos da aplicação do sistema para essa finalidade, e respondemos que 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.

Controle remoto

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.

“Temos 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”, contou Santiago.

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.

Leia mais sobre inovação apoiada pela FAPESP em http://pesquisaparainovacao.fapesp.br.