Modelagem Otimização Abastecimento Água
Contexto:
Nos últimos anos, Medellín e sua região metropolitana enfrentaram um aumento acelerado da demanda de água potável.
O fenômeno climático El Niño de 2016 intensificou os desafios de abastecimento, principalmente nas cadeias de bombeamento.
Era necessário modernizar o planejamento e a operação do sistema de adução e distribuição que atende a mais de 1,4 milhão de famílias.
Desafios
- Geografia montanhosa – diferenças de até 400 m de altitude, exigindo até três estações de bombeamento em série.
- Integração de sistemas – necessidade de simular a operação conjunta de cinco plantas de tratamento.
- Crescimento urbano desordenado e perdas comerciais.
- Qualidade dos dados de entrada – impacto de mudanças hidrológicas e degradação de mananciais.
- Complexidade operacional – grupos de bombas com diferentes eficiências.
- Limitações do modelo anterior em EPANET, que não representava bombeamentos nem cenários futuros.
Solução
A EPM desenvolveu um modelo digital unificado da rede primária utilizando WaterGEMS da Bentley Systems, abrangendo:
- 5 plantas de potabilização
- 370 km de redes
- 34 estações de bombeamento com 81 bombas
- 95 reservatórios
- 132 válvulas
O modelo foi construído em etapas:
- Calibração individual das cadeias de bombeamento
- Integração em um único modelo
- Construção de 14 cenários futuros de demanda, operação e expansão
Neste projeto, o uso de modelos digitais forneceu informações valiosas para avaliar o impacto de várias alternativas de projeto com base na condição existente. Um dos principais benefícios da digitalização foi a possibilidade de estudar o comportamento de correntes de bombeamento e tanques de armazenamento em diferentes cenários de projeto. Essas informações foram cruciais para garantir a viabilidade e eficiência das alternativas propostas.
A digitalização também revelou desafios significativos na simulação dos parâmetros recomendados no projeto. Foram evidentes discrepâncias entre a realidade operacional e o projeto e as normas regulatórias.
Outro dos principais benefícios do projeto de modelagem foi a possibilidade de avaliar a capacidade da infraestrutura existente para abastecer áreas de expansão urbana. Por meio da modelagem, foram identificadas oportunidades de integração de novos projetos urbanos localizados no perímetro de serviço, que podem ser atendidos por bombeamento privado.
Essas iniciativas contribuíram para melhorar a eficiência energética do sistema, reduzir Capex e Opex e garantir sua sustentabilidade a longo prazo.
Resultados
- Eficiência operacional:
- Tempo de análise reduziu de 1 mês para poucas horas.
- Estudos de alternativas de 1–2 meses passaram a 2–3 semanas.
- Economia financeira:
- US$ 12 milhões economizados em projetos de condução em Bello.
- US$ 4,7 milhões de redução no valor presente de custos no bombeamento Orfelinato–Villa Hermosa.
- US$ 95 mil/ano de economia em energia e 117 t/ano de redução de CO₂ com melhorias em estações de bombeamento.
- Economia total estimada em US$ 18,6 milhões, evitando aumento de tarifas.
- Resiliência climática:
- Garantia de abastecimento para 5.000 famílias no bairro París durante a seca de 2018.
-
- Alternativas rápidas em menos de uma semana diante de emergências como deslizamentos (caso Girardota, 33 mil pessoas afetadas).
- Sustentabilidade social:
- Expansão do acesso à água em bairros vulneráveis como Aures (250 famílias) e París (5.000 famílias).
- Avaliação em curso para novas áreas (Cinco Estrellas e Araucarias, 3.000 famílias).
- Digitalização e inovação:
- Integração do conhecimento empírico de operadores com o modelo digital.
- Avaliação de envelhecimento da água para garantir qualidade.
- Viabilidade de atender novos empreendimentos urbanos sem grandes investimentos adicionais.
Impacto
O projeto consolidou um planejamento de longo prazo (10–30 anos) para o abastecimento de Medellín e região metropolitana, equilibrando sustentabilidade ambiental, social e financeira.
Com o uso do modelo digital, a EPM assegura:
- Custos médios acessíveis (US$ 7,7/mês por família)
- Redução significativa de pegada de carbono
- Resposta ágil a eventos extremos
- Planejamento estratégico de obras superiores a 1 bilhão de pesos colombianos
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