Os sistemas de abastecimento de água do mundo inteiro estão sob pressão. As condutas antigas envelhecem a cada ano que passa, enquanto a população cresce e cada vez mais edifícios são construídos. Nos EUA, as fugas e ruturas são responsáveis pela perda de biliões de litros de água potável, e a potencial fatura de reparação é assombrosa: 625 mil milhões USD ao longo dos próximos 20 anos só para reparar as redes de abastecimento de água em mau estado da América.
As alterações climáticas só vão piorar o problema, uma vez que o acesso à água potável já se tornou uma questão global urgente. Este ano, as torneiras secaram em Joanesburgo, enquanto a Cidade do México está a perder até 40% da sua água devido a condutas e ligações de serviço decrépitas.
No entanto, há esperança no horizonte: as empresas de projeto e fabrico de todo o mundo estão a responder aos graves problemas ambientais ao fazerem da sustentabilidade uma prioridade. Segundo o relatório 2024 State of Design & Make (inglês) da Autodesk, 97% das empresas de todos os setores estão a adotar medidas para melhorar a sustentabilidade. Estão a recorrer à tecnologia para cumprir metas ambientais e criar oportunidades para desenvolver soluções inovadoras e construir novos negócios.
A startup francesa ACWA Robotics é uma dessas empresas. Aborda os desafios críticos enfrentados pelo setor da água desenvolvendo soluções de robótica que se deslocam pelos sistemas de condutas para recolher dados que visam uma gestão mais eficiente da água.
O robô subaquático autónomo da ACWA aguarda a colocação num ambiente de teste que simula as condições no interior de uma conduta do sistema de abastecimento de água. Imagem cedida pela ACWA Robotics.
"ACWA é o acrónimo de Autonomous Clean Water Appliance, ou aparelho autónomo para água potável", diz Jean-François Guiderdoni, diretor-geral da ACWA Robotics. "Em todo o mundo, 40 milhões de quilómetros de condutas levam água potável a edifícios, casas e empresas. Perdemos, em média, 20% a 40% da água transportada por essa espinha dorsal da distribuição de água. É uma quantidade maciça e esta perda está relacionada com o estado das condutas."
Para melhorar a situação, as empresas de abastecimento de água precisam de renovar, reparar e substituir mais condutas para que percam menos água. No entanto, diz Guiderdoni, "como toda essa infraestrutura foi instalada há muito tempo e colocada sob o solo, não sabem exatamente onde e quando deve ser renovada".
Para fornecer aos operadores de sistemas de abastecimento de água as informações de que necessitam, a ACWA Robotics foi pioneira no desenvolvimento de um robô modular articulado capaz de percorrer quilómetros de condutas de forma autónoma, sem interromper o abastecimento de água. O robô curva e vira à medida que vários sensores recolhem dados para indicar os pontos fracos, os locais com fugas e, de um modo mais geral, identificar potenciais pontos problemáticos para ajudar as empresas de serviços públicos a tomar medidas eficientes.
O robô desloca-se debaixo de água ao longo de uma conduta de água, recolhendo dados sobre o estado da conduta e potenciais pontos problemáticos. Imagem cedida pela ACWA Robotics.
O objetivo dos robôs inteligentes para condutas da empresa é recolher um conjunto completo de dados sobre o estado da rede de abastecimento de água. "Lidamos com as condutas maiores, a que damos o nome de condutas principais", diz Guiderdoni. "Tratam-se de condutas estratégicas que, em caso de rutura, podem afetar toda uma cidade ou bairro e gerar enormes prejuízos financeiros, paralisando toda a atividade da cidade."
Os robôs recolhem métricas como o diâmetro da conduta, a espessura residual da conduta em vários locais e as áreas onde a corrosão se está a acumular, tirando partido de imagens de alta definição e de todo um conjunto de tecnologias de testes não destrutivos (NDT). Para além da realização de avaliações do estado, os robôs da ACWA também podem recolher leituras de temperatura, pH, velocidade do fluxo e turvação da água onde os sensores fixos não conseguem chegar, ajudando assim a melhorar a qualidade e o desempenho da água.
A rota do robô ao longo da conduta é definida antes do início do percurso. Os pontos são georreferenciados por longitude, latitude e elevação acima do nível do mar, e a empresa afirma que será capaz de calibrar uma localização com uma margem de erro de 40 cm. Depois de o robô completar a sua missão, regressa ao ponto de entrada ou a uma área de saída predefinida.
Uma renderização do robô articulado, que mostra a forma como este curva para se deslocar ao longo de uma conduta de água. Imagem cedida pela ACWA Robotics.
Desde o início, o desafio da ACWA tem sido projetar uma unidade suficientemente compacta e flexível para se deslocar pelas condutas do sistema de abastecimento de água: pequena o suficiente para deixar a água fluir sem interrupções, ainda que grande o suficiente para transportar os sistemas integrados necessários para a recolha de dados.
A empresa recorreu ao Autodesk Fusion para transformar o robô em realidade, com um corpo principal feito de alumínio e uma montagem composta por 250 peças. As únicas peças pré-construídas são os motores, os rolamentos de esferas, os vedantes do eixo, as porcas e os parafusos, e as baterias; tudo o resto foi concebido especificamente para o robô.
O grupo responsável pelo projeto do robô está dividido em duas equipas, uma dedicada ao projeto mecânico e a outra à eletrónica. O Fusion ajudou ambas as equipas a colaborar de forma totalmente integrada e a criar plantas 2D e 3D, imagens renderizadas em 3D e placas de circuito personalizadas, cartões eletrónicos e peças mecânicas. As equipas utilizam o Fusion Simulation Extension (inglês) para realizar e recolher análises precisas de simulações térmicas e de tensão.
A ACWA Robotics testou o seu robô autónomo em simulações de condições adversas que elevam a pressão da água até 250 PSI e aceleram o fluxo até 1,5 m/s. Imagem cedida pela ACWA Robotics.
Os dados recolhidos pelos robôs que se deslocam pelas condutas são utilizados para mais fins do que identificar fugas: estabelecem uma avaliação estrutural da conduta. "Podemos dizer aos clientes onde há muita corrosão, juntas defeituosas ou fissuras nas condutas de betão”, diz Guiderdoni, acrescentando que estas informações possibilitam "a intervenção antes que ocorra uma fuga".
As informações da avaliação estrutural podem fornecer "um conjunto de pistas que ajudarão as empresas de serviços públicos a decidir onde devem fazer uma reparação, onde não são necessárias intervenções ou onde precisam de renovar uma conduta este ano ou talvez em dois, três, quatro ou cinco anos", diz ele. "O objetivo final é dar à empresa de serviço público uma perspetiva muito clara sobre o estado da conduta e como deve gastar o seu dinheiro."
Nas fases futuras de desenvolvimento, os robôs da ACWA irão adotar capacidades de inteligência artificial (IA) para melhorar a forma como recolhem os dados. "A IA irá permitir que os robôs se adaptem de forma dinâmica durante as suas missões", diz ele. "Por exemplo, um robô pode estar a tirar fotografias no interior de uma conduta de água. Nessa ocasião, pode detetar uma fissura. Se essa fissura tiver um determinado formato e um determinado comprimento, o robô para e inspeciona mais de perto. "Esta é apenas uma forma através da qual a IA pode ajudar proativamente na manutenção das condutas, ao mesmo tempo que recolhe dados mais precisos."
Os trabalhadores implementam um piloto de um protótipo de robô com a Aqua Publica, a empresa de abastecimento de água na cidade natal da ACWA, Bastia, na ilha de Córsega. Imagem cedida pela ACWA Robotics.
Apesar da evolução tecnológica contínua da ACWA Robotics, o recrutamento de talentos qualificados é uma preocupação constante para a empresa, assim como para muitas empresas nos setores de projeto e fabrico (inglês). "Encontrar e manter talentos é um desafio, em especial engenheiros", diz Guiderdoni. "É fundamental encontrarmos a pessoa certa."
No entanto, a missão central da ACWA de dar resposta a questões críticas de sustentabilidade oferece à empresa uma vantagem quando se trata de captar o interesse de novos colaboradores. De acordo com o relatório State of Design & Make, 72% dos líderes de negócios (inglês) consideram a sustentabilidade um dos principais fatores de retenção de talentos.
Guiderdoni observa que a fonte de motivação dos jovens colaboradores não se limita à remuneração e ao trabalho exigente, também os move o sentimento de que estão a ter um impacto positivo no mundo. "Há uma nova geração de pessoas que querem trabalhar no domínio da sustentabilidade e causar impacto", diz ele. "As pessoas que se juntam a nós podem enfrentar grandes desafios tecnológicos no desempenho das suas tarefas e, ao mesmo tempo, verem o impacto do que estão a fazer. Sabem que não são apenas uma peça da engrenagem."
Os atuais gestores de sistemas de abastecimento de água enfrentam uma pressão crescente para resolver os desafios do desperdício, da falta de sensibilização e até da indolência que ditam o adiamento constante das decisões sobre o investimento em infraestruturas.
"Em questões de água, as mudanças ocorrem lentamente", diz Guiderdoni. "Estamos a trazer novas tecnologias para um ambiente bastante conservador, mas existe atualmente uma tendência para a rutura e a mudança. No passado, uma empresa de abastecimento de água poderia ter dito: "Bem, vai haver sempre alguma perda de água. Se houver algum problema, aumenta-se o preço." O que se está a verificar agora é que o preço atingiu um limiar (é mais caro agora), pelo que estão a começar a mudar de direção no sentido do desempenho."
– Jean-François Guiderdoni, Diretor-geral, ACWA Robotics
A pressão para agir de uma forma mais consciente do ponto de vista ambiental também está a aumentar. De acordo com o relatório State of Design & Make, quatro em cada cinco empresas são motivadas a adotar medidas de sustentabilidade (inglês) por exigência das partes interessadas em geral. "Há muitas fontes de pressão para sermos mais sustentáveis: há a pressão dos media, a pressão das empresas, de novos regulamentos e incentivos da Comissão Europeia ou dos governos", diz Guiderdoni. "Tanto os governos como as empresas estão a aperceber-se de que a sustentabilidade tem um grande potencial económico. Está, de facto, a criar valor e a gerar um ciclo virtuoso."
À medida que as empresas de serviços públicos se debatem com o aumento da procura, intensificado pelas alterações climáticas, é fundamental maximizar o valor dos recursos existentes, um princípio fundamental da sustentabilidade. Guiderdoni observa que as recentes disrupções no setor incluíram uma vaga de novas tecnologias para detetar fugas nas condutas de água de forma inteligente e precisa. "O que vai impulsionar a próxima fase é a gestão de ativos. Isso significa agir antes de ocorrerem ruturas nas condutas", diz. "As pessoas estão agora a tomar consciência de que a água e, em particular, a sua infraestrutura de distribuição, é uma questão que tem de ser resolvida rapidamente. Estou entusiasmado com a possibilidade de causar impacto e de mostrar que vamos poder ajudar as empresas de serviços públicos a fazer mudanças nos próximos anos."
Mark de Wolf é um jornalista freelancer e redator premiado, especializado em histórias de tecnologia. Nasceu em Toronto. Fez carreira em Londres. Está sediado em Zurique. Contacte-o via markdewolf.com.
