Um projeto de doutorado desenvolvido por uma aluna da USP em São Carlos promete criar um método que identifique a ocorrência de vazamentos em redes de distribuição de água de forma automática. Maria Mercedes Gamboa é doutoranda do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Hidráulica e Saneamento da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC) e vem desenvolvendo e testando o método na rede de distribuição da cidade de Araraquara, abastecida pelo Departamento Autônomo de Água e Esgotos (DAAE).
O estudo faz parte de um convênio da USP com o DAAE. A parceria é coordenada pela professora Luisa Fernanda Ribeiro Reis, do Departamento de Hidráulica e Saneamento (SHS) da EESC, que é também orientadora da aluna. “A ideia do convênio é que eles cedam os dados dos sistemas deles para nós e, assim que produzimos resultados, disponibilizamos para que eles utilizem”, relata a professora.
O método se baseia na aplicação de técnicas de aprendizado de máquina usando os dados obtidos continuamente na rede. Para obter os dados da pressão da água nas tubulações, Maria instalou, com a ajuda do DAAE, nove sensores em diferentes pontos da cidade: Jardim Panorama, Vila Suconasa, Vila Melhado, Vila Normanda, Jardim Nova Época, Jardim Residencial Água Branca, Yolanda Ópice e Jardim Paulista. Todos fazem parte do setor Martinez, que abastece cerca de 18 mil habitantes.
Os sensores foram instalados especialmente para a pesquisa de Maria. “Foram feitas adaptações simples do ponto de vista técnico. Foram construídos pelo DAAE nove poços de visita e, dentro deles, nas redes, foram adaptados registros que permitem a conexão dos sensores de pressão”, explica Fernando Lourencetti, gerente de manutenção elétrica e mecânica do DAAE.
Os valores de pressão continuamente medidos constituem o banco de dados que é necessário para o modelo, e que se atualiza semanalmente durante a atual etapa do estudo.“Os sensores de pressão têm memória interna e medem os valores continuamente, registrando os valores a cada dois minutos. Eles conseguem armazenar mais ou menos uma semana de dados. Por isso, toda semana eu venho para Araraquara para transferir os dados para o computador”, conta Maria. A ideia é que, no futuro, essa tarefa seja automatizada.
As informações recolhidas são levadas de volta para São Carlos e analisadas pela aluna com a ajuda de ferramentas computacionais propostas pelo professor Rodrigo Mello, do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP e pesquisador do Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI). “A minha parte é contribuir com a modelagem dos dados que a Maria obtém em Araraquara. Cada sensor produz uma série temporal, e essas séries são usadas para montar o modelo que pode detectar momentos em que há ou não o inicio de um vazamento”, esclarece Rodrigo.
Durante a análise dos dados, surgem inicialmente, na tela do computador, gráficos de pressão ao longo do tempo. Uma diminuição da pressão é, possivelmente, um indicativo de vazamento. Mas nem sempre é assim. A diminuição pode ter sido provocada por motivos diferentes ou também ficar mascarada pelas variações normais na rede. Por isso, a função do modelo matemático é distinguir as variações que de fato correspondem a um vazamento das variações que não correspondem. “Nós temos que encontrar limiares para indicar o que é normal e o que não é normal. Um dos componentes da série temporal permite essa análise com uma precisão maior”, conta o pesquisador.
O estudo ainda está em estágio de desenvolvimento, mas Maria já espera que o método, quando finalizado, possa ser usado em qualquer rede de abastecimento de água. “O objetivo do doutorado é criar o método. O que estamos fazendo em parceria com o DAAE é um estudo piloto para obter os dados e desenvolver esse método. Mas o objetivo é que a metodologia fique aberta, disponível para quem quiser implementá-la não só na cidade de Araraquara, mas no Brasil e no mundo todo”, frisa. Para o futuro, a ideia é que os sensores sejam interligados online com o sistema do DAAE e avisem, em tempo real, quando há a suspeita do início de um vazamento, o que diminuiria drasticamente o tempo de reparação do problema e o consequente desperdício de água.
Para Fernando, a pesquisa pode ajudar muito o setor de perdas do DAAE a diminuir a quantidade de água desperdiçada. “Atualmente, com as perdas em torno de 40%, há a necessidade de se buscar novas alternativas, novas tecnologias para baixar esse número. Com essa pesquisa, será possível buscar as perdas de uma forma muito mais rápida do que a usada atualmente”, finaliza.
Sobre o CeMEAI
O Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI), com sede no Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP, em São Carlos, é um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPIDs) financiados pela FAPESP. O CeMEAI é especialmente adaptado e estruturado para promover o uso de ciências matemáticas (em particular matemática aplicada, estatística e ciência da computação) como um recurso industrial.
As atividades do Centro são realizadas dentro de um ambiente interdisciplinar, enfatizando-se a transferência de tecnologia e a educação e difusão do conhecimento para as aplicações industriais e governamentais. As atividades são desenvolvidas nas áreas de Otimização Aplicada e Pesquisa Operacional, Mecânica de Fluidos Computacional, Modelagem de Risco, Inteligência Computacional e Engenharia de Software.
Além do ICMC, o CEPID-CeMEAI conta com outras seis instituições associadas: o Centro de Ciências Exatas e Tecnologia da Universidade Federal de São Carlos (CCET-UFSCar); o Instituto de Matemática Estatística e Computação Científica da Universidade Estadual de Campinas (IMECC-UNICAMP); o Instituto de Biociências Letras e Ciências Exatas da Universidade Estadual Paulista (IBILCE-UNESP); a Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Estadual Paulista (FCT-UNESP); o Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE); e o Instituto de Matemática e Estatística da Universidade de São Paulo (IME-USP).
Leonardo Zacarin – Assessoria CEPID-CeMEAI
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