Detecção de vazamento por satélite: uma análise de um estudo de caso


As concessionárias de água procuram constantemente novas tecnologias e ferramentas para garantir que a água potável seja produzida e fornecida de maneira econômica e segura. Devido ao envelhecimento de ativos subterrâneos, seja a rede de distribuição ou adução, as concessionárias devem investir uma quantia significativa de dinheiro em reparos e substituições. As distribuidoras repararão proativamente os vazamentos que afloram a superfície, mas estes são apenas a ponta do iceberg quando se trata de vazamentos ativos. Muitos vazamentos não surgem e podem permanecer por muitos meses ou até anos, levando a uma grande perda de água sem receita. A localização e a reparação desses vazamentos não visíveis é um dos principais desafios para as concessionárias de água.

Na edição de abril de 2016 da Water Finance & Management, um artigo apresentou a detecção de vazamentos por satélite e a empresa Utilis Corp. A Utilis usa radar de banda L para detectar vazamentos subterrâneos. A tecnologia agora patenteada foi desenvolvida em 2013 e a primeira aplicação comercial ocorreu em 2015. Desde então, mais de 250 projetos foram executados em todo o mundo. A eficácia técnica da análise de imagem melhorou constantemente ao longo do tempo. Este artigo apresentará uma análise de um estudo de caso que mostra a proposta de valor do uso da tecnologia para fazer uma triagem do sistema de distribuição e reduzir o custo para encontrar vazamentos não visíveis.

Ao introduzir uma nova tecnologia, deve-se comprovar que produz resultados que atendem ou excedem os procedimentos atuais para a mesma atividade. Quando uma tecnologia verdadeiramente nova e diferente é desenvolvida, métricas de desempenho devem ser criadas para comparar com precisão a eficácia técnica e a proposta de valor e, assim, preparar um estudo de caso. Uma vez definida a métrica de desempenho, o benchmarking pode ser usado para avaliar a posição competitiva da nova tecnologia. O benchmarking é mais usado para medir o desempenho de um indicador específico, como custo ou produtividade por unidade de medida ou tempo de ciclo, resultando em uma métrica de desempenho que é então comparada aos processos concorrentes.

O método tradicional usado pelas distribuidoras para procurar vazamentos não visíveis é uma inspeção acústica ponto a ponto da rede de distribuição ou adução, usando a equipe de detecção de vazamentos em campo. Este trabalho geralmente é realizado de maneira linear, de uma extremidade a outra do sistema. A inspeção de todo o sistema feita desta forma é demorada, porque a maior parte da rede não possui vazamentos, portanto, são gastos muitos recursos na inspeção de tubulações que não apresentam falhas. Outro método amplamente utilizado para detecção de vazamentos é implementar dispositivos de escuta acústica de base fixa. Essa opção consome muito capital e, uma vez instalada, fornece uma notificação rápida de vazamentos recentemente audíveis.

Os dados foram coletados e analisados para calcular uma referência para o método tradicional (equipes caminhando sobre a rede), para os sistemas acústicos de base fixa e para o programa de imagens de satélite da Utilis.

Uma compilação de projetos no período de 2009 a 2018, usando serviços tradicionais de detecção de vazamentos e cobrindo 1.600 trabalhos, foi analisada para entender o desempenho deste procedimento padrão. As métricas de desempenho desenvolvidas a partir desta metanálise são 1,4 vazamentos encontrados por dia por equipe, e 0,23 vazamentos a cada quilômetro inspecionado. Uma compilação dos projetos de detecção de vazamentos por imagens de satélite da Utilis entre 2016 e 2018 foi analisada e identificou 3,8 vazamentos por equipe por dia e 1.87 vazamentos a cada quilômetro inspecionado, uma diferênça de produtividade de mais de 8x.

Para comparar essas duas técnicas, foram feitas algumas suposições. Essas variáveis foram selecionadas com base nas médias observadas nos diversos projetos analisados. Um custo de US $ 1.400 por dia da equipe foi usado na análise financeira. Isso foi calculado com base em uma equipe de duas pessoas trabalhando durante oito horas mais o custo do veículo. Para os projetos da Utilis, foi utilizado na análise financeira um desempenho médio de 0,5 vazamentos por ponto de interesse (PdI) identificado pelas imagens de satélite.

Na Figura 1, é plotada uma curva mostrando o custo por vazamento encontrado usando as premissas listadas acima, variando apenas os vazamentos encontrados por dia por equipe. Como pode ser visto no gráfico, o ponto de equilíbrio entre o método tradicional e a abordagem direcionada por satélite é de 2,8 vazamentos por dia. O método de satélite pode ser mais econômico em encontrar vazamentos do que o método tradicional quando são encontrados mais de 2,8 vazamentos por dia por equipe. A métrica de vazamento por dia é um bom indicador da relação custo-benefício dos programas de detecção de vazamento. Quanto mais vazamentos encontrados por dia, menor o custo por vazamento encontrado. O ponto de equilíbrio é calculado quando o custo do serviço de imagens de satélite é adicionado aos custos de inspeção de campo e dividido pelo vazamento por dia encontrado. É importante observar que o custo total da localização de um vazamento deve incluir os custos do inspetor de vazamentos de campo. Esse é o único custo associado ao método tradicional, mas deve ser adicionado aos custos de capital do sistema acústico de base fixa, bem como ao custo do serviço de imagens de satélite.

Usando a média de 3,8 vazamentos por dia encontrados na detecção de vazamentos por satélite, o custo para encontrar um vazamento é de US $ 728. Isso representa uma economia de US $ 272 por vazamento encontrado, ou mais de 25% de redução de custo, em relação ao método tradicional de detecção de vazamentos.

A segunda principal metodologia de detecção de vazamento de fundo inclui a instalação de um sistema de vazamento acústico de base fixa. Vários registradores acústicos são instalados permanentemente em um sistema de distribuição para monitorar continuamente os vazamentos. Para comparar a eficácia técnica e a proposta de valor desse tipo sistema com o método de satélite, um estudo comparativo foi recentemente concluído pela California Energy Commission (CEC). O relatório está disponível na imprensa. Este estudo inclui o monitoramento de 160km de rede de água potável usando o sistema de base fixa e o método da Utils.  Foram instalados data loggers permanentes nesta área de interesse, e imagens mensais de satélite foram tiradas e analisadas durante um período de comparação de um ano. Os resultados deste estudo estão listados na Tabela 1 abaixo.



Utils
Sistema Acústico de Base Fixa
PdI (pontos de interesse) Gerados 50477
PdI Investigados14649
Vazamentos Encontrados11720
Vazamentos por PdI0.80.4
Vazamentos por Dia de Equipe3.33.3
PdI Investigados por Dia4.28.0


Como pode ser visto pelos dados, foram encontrados quase seis vezes mais vazamentos usando a metodologia de triagem da Utilis do que a metodologia de triagem acústica de base fixa durante o período de teste de 12 meses. O método de satélite produziu 0,8 vazamentos por PdI investigado, enquanto o sistema de base fixa produziu 0,4 vazamentos por PdI investigado. O número de PdI investigados por dia da equipe usando o programa de sistema acústico de base fixa foi 8 em comparação com o 4.2 usando o sistema da Utilis. O programa Utilis encontrou o dobro de vazamentos por PdI, mas conseguiu inspecionar apenas metade dos PdI por dia. Os vazamentos encontrados por dia da equipe são os mesmos em 3.3. A proposta de valor geral depende, então, dos custos de capital (sistema de base fixa) e / ou serviço (Utilis) para obter a inteligência de onde procurar efetivamente os vazamentos.

A Figura 2 abaixo mostra um gráfico do custo para encontrar um vazamento usando o método de satélite e o método acústico de base fixa. O custo por vazamento encontrado é comparado com o custo de capital da instalação do dispositivo ou o custo de um serviço de imagem de satélite de doze meses. O custo de capital é amortizado por um período de cinco anos para calcular um custo anual por milha. Para normalizar o método de satélite e o método de base fixa, uma série de 12 imagens mensais foram consideradas nos cálculos de custo do serviço.

Com base no desempenho alcançado neste estudo de um ano, o método de satélite quase sempre tem um custo menor por vazamento encontrado. Usando um custo de serviço da Utilis de $420 por milha por ano para as doze imagens, o custo de encontrar um vazamento é de $774. Para que o sistema de base fixa atinja um custo para encontrar um vazamento de $774, o custo de capital do sistema de base fixa deve estar abaixo de $68 por milha por ano. A um custo de capital / serviço semelhante por milha por ano, o método de satélite é sempre menos caro para encontrar vazamentos. Por exemplo, da Figura 2, a um custo de capital / serviço de $420, a Utilis é $1.750 por vazamento mais barato que o sistema de base fixa. Em parâmetros típicos de custo de capital / serviço, o método de satélite Utilis permitiria que uma empresa localizasse e reparasse um vazamento pelo mesmo custo que o sistema de base fixo para encontrar apenas o vazamento.

Os dados da metanálise de projetos tradicionais (equipes percorrendo a rede a pé) e do banco de dados do projeto Utilis, mostram que o método Utilis é mais econômico em encontrar vazamentos quando 2,8 vazamentos por dia por equipe ou mais são encontrados. O projeto médio da Utilis alcança 3,8 vazamentos por dia por equipe.

Os dados do estudo da California Energy Commission mostram que o método de triagem Utilis é menos dispendioso para encontrar vazamentos que um sistema acústico de base fixa quando os custos de capital / serviço são levados em consideração.

Ao analisar especificamente a métrica de custo por vazamento encontrado, a tecnologia Utilis é mais econômica e agrega mais valor à empresa do que a inspeção tradicional ou o sistema acústico de base fixa.