W inżynierii najbardziej podoba mi się wpływ, jaki możemy wywrzeć na społeczeństwo – powiedział Lucas Emanuel Martins, od trzech lat inżynier w przedsiębiorstwie wodociągowym Companhia Águas de Joinville (CAJ) -  Praca z wodą jest jeszcze bardziej motywująca. To najważniejszy dla ludzkości zbywalny zasób, ogromna odpowiedzialność (ponieważ), ludzkie życie zależy od naszych codziennych, rutynowych działań.

Ponieważ Martins rozumie, jak wielką wartość ma woda dla ludzi, jego kariera koncentruje się na inżynierii środowiska i procesach uzdatniania tego zasobu. Za swój najbardziej godny uwagi projekt uważa ten, który zwiększył bezpieczeństwo dostaw wody w mieście w czasie potencjalnych okresów suszy w przyszłości.

W 2020 roku stan Santa Catarina w Brazylii stanął w obliczu jednego z najgorszych kryzysów dotyczących dostępności wody od ponad trzech dekad. Dotkliwa susza doprowadziła do racjonowania tego zasobu i rotacji dostaw w ponad 100 gminach.

Plan awaryjny

Joinville, największe miasto w stanie Santa Catarina, korzysta z usług wodno-kanalizacyjnych firmy CAJ. Licząca 600 000 mieszkańców miejscowość czerpie wodę z dwóch systemów produkcyjnych, z których mniejszy doświadczył skutków suszy. Mniejszy system, obsługujący około 156 000 ludzi, pobiera wodę z rzeki Pirai, która szybko wysycha w przypadku braku opadów deszczu. W rezultacie firma CAJ próbowała ustalić plan awaryjny, który zapewniłby nieprzerwane dostawy wody dla mieszkańców Joinville w razie kolejnej klęski żywiołowej.

Wyzwanie projektowe polegało na opracowaniu rozwiązania, które podczas suszy pozwoliłoby na przetransportowanie wody ze stabilnego systemu do tego wrażliwego, nie powodując problemów z dostawami do pozostałych sektorów – powiedział Martins, który był kierownikiem projektu i inżynierem odpowiedzialnym za opracowanie badań.

Cyfrowy bliźniak

Firma wdrożyła strategiczną symulację hydrauliczną systemu zaopatrzenia w wodę celem dokładnego określenia ulepszeń niezbędnych do zachowania ciągłości świadczenia usług. Oceniono trzy możliwości i ostatecznie zdecydowano się na skonstruowanie rurociągu łączącego oba systemy produkcyjne.

Za pomocą oprogramowania firmy Bentley Systems do projektowania systemów dystrybucji wody stworzono cyfrowego bliźniaka sieci wodociągowej i sieci dystrybucyjnych w skali makro w mieście Joinville, do oceny zachowania systemów po połączeniu ich ze sobą. Szybko ustalono, że pierwotnie zaproponowane rozwiązanie wpłynie negatywnie na większy system produkcyjny.

W wyniku tego niepowodzenia Martins rozpoczął kompleksowe badania sieci wodociągowej i makrosystemu dystrybucji w Joinville w celu znalezienia rozwiązania w istniejącej strukturze hydraulicznej miasta. Przeanalizował różne punkty połączeń i wiele wariantów, aby zrozumieć jak poprawić przesył wody. Za pomocą oprogramowania projektowego firma CAJ określiła punkty łączenia w celu redystrybucji przepływu z jednego systemu produkcyjnego do drugiego, dzięki czemu udało się zminimalizować niekorzystny wpływ na sieć i jednocześnie usprawnić działalność podstawową oraz uzyskać oszczędności.

Jako inżynierowie często uparcie trwamy przy rozwiązaniach, które wymagają największej ingerencji, a przeoczamy możliwości codziennego wprowadzania drobnych ulepszeń - dodał Martins - Plan interwencyjny dla Joinville miał na względzie uzyskanie większego efektu mniejszym kosztem.

Początki

Martins dorastał w mieście Florianópolis w stanie Santa Catarina w Brazylii. Inżynierią zaczął się interesować już w szkole. Ciągle zadawał pytania i chciał zrozumieć, jak funkcjonują procesy.

Od pierwszej lekcji fizyki wiedziałem, gdzie znajdę odpowiedzi -  przyznał Martins - Powierzchowne spojrzenie nigdy do mnie nie trafiało, muszę mieć pełny obraz sytuacji i dogłębnie rozumieć funkcjonowanie struktur, nad którymi pracuję. To wtedy pochłonęła mnie inżynieria, ponieważ pozwoliła mi nie tylko zrozumieć, ale i poprawić sposób działania różnych rzeczy.

Martins rozwijał swoje zainteresowanie inżynierią na Universidad Federal de Santa Catarina na kierunku inżynieria sanitarna i środowiskowa. Przez rok studiował na francuskiej uczelni ENSCPB w Bordeaux. Po uzyskaniu dyplomu Martins dodatkowo ukończył specjalizację ze stanów przejściowych w układach hydraulicznych na Universidad Politécnica de Valencia w Hiszpanii.

To dla mnie wielki zaszczyt móc pracować nad czymś, co jest w pełni zgodne z moim życiowym celem”– stwierdził Martins - Jestem naprawdę dumny, wiedząc, że zapewniamy ludziom zdrowie i jakość życia.

Początkowo był zatrudniony w inżynierskiej firmie konsultingowej SERENCO, gdzie pracował przy kilku projektach wodno-kanalizacyjnych, które obejmowały zlewnie, sieci wodociągowe, sieci dystrybucyjne, zbiorniki, przepompownie, stacje uzdatniania, sieci kanalizacyjne, główne plany wodno-kanalizacyjne, optymalizację hydroenergetyki oraz badania nt. stanów przejściowych w sieciach hydraulicznych i redukcji strat wody.

To był okres wspaniałej nauki, ale chciałem być bliżej miejsc, w których coś się dzieje, obserwować realizację projektów i zrozumieć, jak na co dzień funkcjonuje firma wodociągowa - dodał Martins - Dlatego poszukałem nowych wyzwań w firmie Companhia Águas de Joinville. Mogłem w niej pracować nad projektami inżynieryjnymi od samego początku po ostateczne wdrożenie. Zrozumiałem, na czym polegają trudności z utrzymaniem i obsługą wodociągów, a dziś staram się wnieść swój wkład w udoskonalenie naszego systemu.

Modernizacja sieci wodociągowych w celu poprawy jakości życia

Martins niewątpliwie udoskonalił system wodociągowy Joinville za pomocą ostatniego planu optymalizacji hydroenergetyki. Jak sam przyznaje, ten postęp byłby niemożliwy bez oprogramowania BIM.

Praktycznie niemożliwe byłoby uzyskanie informacji, które zebraliśmy podczas opracowywania projektu, gdybyśmy nie wdrożyli cyfryzacji – stwierdził Martins. 

Ponieważ woda jest cennym zasobem naturalnym, inżynierowie mogą wykorzystywać modele i cyfrowe bliźniaki do wiarygodnej oceny różnych scenariuszy operacyjnych w systemie wodociągowym bez wpływu na świadczenie usług dla ludzi uzależnionych od tej infrastruktury. Zdaniem Martinsa jest to podejście nie tylko pragmatyczne z finansowego punktu widzenia, ale także społecznie odpowiedzialne.

Rewolucja cyfrowa następuje nieprawdopodobnie szybko. Z każdym dniem modele coraz lepiej odwzorowują zarządzaną przez nas infrastrukturę - dodał Martins - Jako inżynierowie mamy etyczny obowiązek używania technologii w celu optymalnego wykorzystania zasobów oraz do efektywnego przyczyniania się do poprawy stanu środowiska i jakości życia ludzi, którzy żyją wokół nas.

W celu uzyskania dodatkowych informacji prosimy o kontakt z Dorotą Biernacką pod adresem e-mail dorota.biernacka@bentley.com.

 

***

RYS. 1 Liczące 600 000 mieszkańców Joinville czerpie wodę z dwóch systemów produkcyjnych, z których mniejszy doświadczył skutków dotkliwej suszy. System te pobiera wodę z rzeki Pirai, która szybko wysycha w przypadku braku opadów deszczu. Firma CAJ starała się określić plan awaryjny, który zapewniłby nieprzerwane dostawy wody dla mieszkańców miasta w razie kolejnej klęski żywiołowej

RYS. 2 Firma CAJ wdrożyła strategiczną symulację hydrauliczną systemu zaopatrzenia w wodę celem dokładnego określenia ulepszeń niezbędnych do zachowania ciągłości świadczenia usług. Oceniono trzy możliwości i ostatecznie zdecydowano się na skonstruowanie rurociągu łączącego oba systemy produkcyjne

RYS. 3 Inżynierowie wykorzystują modele i cyfrowe bliźniaki do wiarygodnej oceny różnych scenariuszy operacyjnych w systemie wodociągowym bez wpływu na świadczenie usług dla ludzi uzależnionych od tej infrastruktury. Jest to podejście nie tylko pragmatyczne z finansowego punktu widzenia, ale także społecznie odpowiedzialne