Tirando a pressão do setor de água com a digitalização

Tirando a pressão do setor de água com a digitalização

James Chalmers, Vice-Presidente Global, Segmento de Água e Esgoto, ABB Motion

Os sistemas tradicionais das concessionárias de água e esgoto não foram construídos para as drásticas mudanças climáticas e rápida urbanização. Assim, o risco que uma infraestrutura envelhecida pode trazer - tanto em termos de falhas potenciais e baixa conformidade ambiental - é a principal preocupação para as concessionárias de água em todo o mundo.

Há uma pressão crescente nas concessionárias para reduzirem seus custos totais de propriedade e as altas taxas de vazamento. O rápido desenvolvimento das tecnologias de detecção e monitoramento em tempo real para melhorar vazamentos precoces e identificação de anomalias na qualidade da água são uma forma eficaz de resolver esses desafios. Ao combinar a tecnologia de monitoramento inteligente com drives e motores, as operadoras das concessionárias de água podem garantir otimização adiantada do gerenciamento de ativo e, no processo, conduzir uma mudança significativa de um monitoramento reativo para em tempo real.

Monitoramento com base na condição

Aproximadamente um terço de todos os motores elétricos no mundo são acionados por inversores de frequência (VSDs), principalmente para reduzir o consumo de energia. Portanto, há outras razões para implementar drives nas aplicações de água e sistemas de esgoto, incluindo controle de processo (mantendo constante pressão da água, assim evitando vazamento causado pela alta pressão), evitando golpe de aríete, ou exploração otimizada de poço. Os drives podem realizar a limpeza das bombas em aplicações de água de esgoto e controlar várias bombas em um sistema de cascata em aplicações de bombeamento para otimizar operações de bomba e economizar energia.

Serviços de monitoramento com base na condição podem trabalhar junto com todos esses produtos de automação de água para ganhar acesso a dados em tempo real via cloud a partir de ativos de água localizados remotamente. No núcleo dessa abordagem está a nova geração dos smart sensors wireless - uma solução digital, fácil de instalar e de baixo custo.

  • Soluções de monitoramento remoto permitem o upload de dados a partir de drives, motores e bombas para a nuvem - fornecendo informações vitais sobre a saúde e o desempenho do powertrains
  • Drives fornecem uma variedade de benefícios para concessionárias de água, incluindo menor consumo de energia, controle do processo e limpeza das bombas.
  • Dados coletados e enviados para a nuvem podem, assim, serem analisados pelas operadoras de concessionárias para planejar em detalhes as ações de manutenção de maneira econômica
  • Aplicando a tecnologia de monitoramento digital nos sistemas de concessionárias de água e sistemas de esgoto fornecem otimização no gerenciamento de ativo para operadoras de concessionária de água

Os smart sensors revolucionaram a logística de manutenção de motores ao permitir que as operadoras usem monitoramento remoto para detecção precoce de problemas no estágio inicial. Agora, as ações de manutenção podem ser planejadas de maneira econômica antes que as falhas de funcionamento ocorram. O resultado é o tempo de inatividade menor, eliminando as paradas inesperadas da produção, manutenção otimizada, e menor estoque de peças sobressalentes.

Com inteligência integrada para o comportamento adaptativo vivo, a tecnologia auxilia ao gerenciar os efeitos de condições extremas de clima, como excesso de chuvas que geram problemas a partir da qualidade da água até a conformidade ambiental.

Além do mais, a solução digital permite que os especialistas analisem os dados coletados a partir de sensores e transforme-os em ações corretivas e confiáveis para prolongar o tempo de vida do equipamento. É possível analisar e decifrar a melhor solução para melhorar a operação dos ativos de água e esgoto, a partir de uma estação de bomba única para uma instalação inteira de tratamento de água e esgoto.

Os sensores também podem transformar bombas convencionais em dispositivos inteligentes, conectados sem fio. Essa abordagem mede a vibração e temperatura a partir da superfície da bomba e a usa para desenvolver insights úteis sobre as condições e desempenho da bomba. Isso inclui detalhes como a velocidade da bomba, vibrações, desalinhamento, condições do mancal e desequilíbrio.

A digitalização também estende-se aos inversores de frequência (VSDs). Os dados do drive podem ser enviados para a nuvem por meio da solução de monitoramento remoto. Isso permite que os dados do drive, motor e bomba sejam analisados em conjunto, fornecendo insights sobre o estado e desempenho do powertrain por completo.

Enquanto as concessionárias de água estão sempre monitorando suas redes para mudanças nas pressões das tubulações e fluxo de água (o que pode indicar problemas como bloqueios e vazamentos), algumas vezes o primeiro alerta que eles recebem é quando o cliente faz a notificação sobre a ruptura da tubulação de água. A digitalização pode ativar o alerta o quanto antes. Quanto mais cedo ou mais rápido as concessionárias puderem evitar que a água tratada seja desperdiçada, maiores são as economias, sem falar no aumento da confiança do cliente.

O quão difícil é implementar a digitalização?

O setor de concessionárias de água deu uma grande avanço na utilização da tecnologia digital. Porém, ainda há muito a melhorar. E devido a tecnologia ter evoluído, e os preços dos dispositivos inteligentes terem diminuído, é possível tomar um grande salto adiante para conseguir uma transformação digital de verdade.

Remover todo o hardware existente provavelmente não é a melhor abordagem. As concessionárias precisam começar com um plano estratégico para criar um ecossistema completo. Isso pode começar ao dividir a rede em zonas discretas e identificar o que é necessário para solucionar os desafios específicos de cada um. De forma eficaz, é melhor começar pequeno ao adicionar ao que já se tem de tecnologia existente. Nesse sentido, os smart sensors são o ponto de partida perfeito à medida que eles podem ser colocados em um motor, bomba ou engrenagem. Eles são fáceis de conectar e de usar, sem ter que investir em sistemas novos e caros.

Aplicação de sucesso em Singapura

Na agitada cidade de Singapura, sua concessionária de água foca em um objetivo principal: ter certeza de que a metrópole que cresce rapidamente - com algumas fontes naturais de água e área de terra limitada - tenha um fornecimento estável de água limpa. Para adicionar ao desafio, a demanda de água foi ajustada para dobrar nas próximas quatro décadas acima do seu atual consumo de mais de 400 milhões de galões ao dia. Os altos custos operacionais, uso crescente da energia, e uma escassez nacional de mão-de-obra obrigou Singapura a pensar além do comum.

A ABB e o Public Utilities Board (PUB), a concessionária de água local, conduziram um piloto de sucesso, que envolveu a instalação de smart sensors em motores e bombas da PUB. Os dados em tempo real obtidos via sensores permitiram que a concessionária reduzisse o tempo de resolução de problemas, assim como recursos e documentação.

A ABB então instalou uma solução integrada com 22 smart sensors, monitoramento por condição remota, e óculos de realidade aumentada (Microsoft HoloLens) para auxiliar com manutenção e treinamento. Também instalou seis powertrains digitais, que integram dados do sensor e do drive com analytics com base em cloud junto com toda a rede de equipamentos da planta - desde drives e motores até bombas e engrenagens. O portal de monitoramento por condição permite que o PUB configure os powertrains facilmente e monitore os parâmetros essenciais referentes à saúde e operação por meio de um único portal. Os powertrains digitais, por sua vez, alertam a concessionária para darem sinais de falha, que ajudam a reduzir custos com manutenção.

Olhando à frente

Uma cidade inteligente é muitas vezes descrita como um ‘sistema de sistemas’, onde a Internet das Coisas (IoT) e analytics se convergem com infraestrutura tradicional. Essas cidades usam habilidades de IoT e analytics para atingirem seus níveis de eficiência operacional e melhorar níveis de serviço, sustentabilidade, e vitalidade econômica. Anteriormente setorizada em silos como energia, transporte, gestão de desastres, e água, agora todos trabalham sincronizados.

Muitas cidades ao redor do mundo deram grandes passos na digitalização de diversas áreas da infraestrutura, como energia e transporte. Mesmo ssim, muitos têm que conectar seu fornecimento de água em suas estratégias de cidades inteligentes e sistemas. Portanto, a ameaça de escassez crescente pode pressionar mais cidades para os sistemas de gerenciamento inteligente de água.

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