Modelos 3D inteligentes de engenharia oferecem gerenciamento abrangente das informações do ciclo de vida das estações de tratamento de água e esgoto
Entrevista com Shaun Severin, Consultor de Soluções, Engenharia de Projetos de Instalações Industriais da Bentley Systems
A complexidade dos projetos de estações de tratamento de água e esgoto requer uma equipe multidisciplinar, com diversidade geográfica, e envolve a colaboração entre empresas de consultoria, empreiteiros e proprietários. Com a transição contínua para modelos 3D inteligentes e multidisciplinares, as organizações podem utilizar modelos digitais de engenharia para obter integridade de dados e fluxo contínuo de informações durante toda a vida operacional dos ativos.
Shaun Severin, consultor de soluções de projetos de instalações industriais da Bentley, compartilha sua visão sobre as exigências e os rumos dessa disciplina de engenharia de projetos em plena evolução:
O que vem impulsionando a demanda por modelos 3D de projeto escaláveis e abertos?
SS: Há uma ênfase crescente em aplicativos capazes de planejar, projetar, operar e manter infraestruturas de tratamento de água e esgoto de forma mais inteligente, especificamente aplicativos que dão suporte para equipamentos elétricos e mecânicos, tubulações mecânicas e estruturais, suportes e suspensões, aquecimento, ventilação e ar condicionado (HVAC), aço estrutural e concreto armado. Os modelos de dados abertos simplificam o compartilhamento de dados e aceleram os projetos, porque podem reutilizar desenhos, dados e catálogos existentes. No final, as eficiências estabelecidas em um projeto bem-sucedido dão origem a modelos de engenharia inteligentes que permitem preservar, aumentar e validar informações, desde o projeto preliminar e ao longo das fases sucessivas do ciclo de vida. Isso resulta em menores riscos, melhor desempenho dos ativos e menores custos. A redução dos custos do projeto e da construção decorrente de melhores eficiências de engenharia se deve à detecção de conflitos, revisão do projeto, estimativa de custos, equipamento de fornecedor online, catálogo de componentes elétricos e de tubulação, gestão do material e planejamento, sequenciação e monitoramento de construção.
E, sim, consideramos que os padrões de dados abertos se adaptam perfeitamente aos formatos e à integridade dos dados padrão para que esses modelos de engenharia digital mantenham sua integridade no processo de entrega (handover) – fator essencial para uma estação de tratamento, uma vez que a entrega exige uma precisão absoluta em termos de engenharia. Essas informações detalhadas se tornam o motor de um modelo altamente inteligente e consistentemente preciso que proporciona excelência na forma, função e resultado durante toda a vida operacional da estação de tratamento de água ou de esgotos.
Foram obtidos benefícios mensuráveis, uma vez que surgiu uma boa prática industrial para esses projetos de design ”inteligentes”?
SS: Para capitalizar o valor dos modelos de engenharia digitais, os usuários foram unânimes em determinar que a solução de projeto e análise das instalações industriais deve dispor de vários recursos essenciais. Através da implementação adequada nos projetos, os usuários puderam comprovar que a modelagem inteligente é eficiente, não só na fase de projeto preliminar, passando pela construção até a operação, mas também como uma forma de modernizar projetos, visualizar configurações de instalações e agilizar fluxos de trabalho. Os recursos de sistema obrigatórios para a obtenção de bons resultados são:
• Projeto multidisciplinar das instalações: A capacidade de integrar disciplinas de projeto de instalações industriais para produzir modelos de instalações industriais multidisciplinares de alta integridade e usar projetos 3D interativos para equipamentos civis, estruturais e mecânicos, eletrocalha de tubulação elétrica e sistemas HVAC de instalações industriais. A combinação de projetos físicos das instalações industriais e esquemas de projetos permite fazer comparações entre modelos de instalações 2D e 3D. O modelo facilita a produção de relatórios iniciais de materiais detalhados para toda a instalação.
• Análises de interferência 3D: Aumento da precisão com a detecção automática de conflitos em toda a tubulação, estrutura, equipamento, instalação elétrica e HVAC 3D.
• Projeto de sistemas elétricos das instalações industriais: Os esquemas inteligentes aumentam a velocidade e qualidade dos projetos de sistemas elétricos de instalações industriais. Os layout elétrico 3D pode ser obtidos utilizando modelos de instalações 3D de aplicativos comuns para projetos de instalações.
• Projeto de sistemas de instrumentação de instalações industriais: Projete e modele sistemas de instrumentação de instalações industriais integrados com projetos de tubulação e equipamentos de processos. Usa dados esquemáticos durante o projeto de dispositivos de instrumentação alinhados.
• Criação de entregáveis de P&ID: Crie rapidamente P&IDs inteligentes com componentes verificados em relação às especificações da tubulação do projeto. Cria relatórios com informações de projeto essenciais, incluindo listas de válvulas, linhas e equipamentos que podem ser exportados para o Microsoft Excel ou conectados a uma base de dados do projeto das instalações industriais para obter um relatório completo.
• Produção isométrica inteligente: Extraia isometria de várias fontes 3D e produza isometria automaticamente. A informação de componentes etiquetada contida na isometria pode ser ligada a sistemas de informação de ativos para que os dados de engenharia ricos estejam disponíveis em todo o ciclo de vida do projeto.
Você conhece métricas econômicas compatíveis com essas exigências do sistema?
SS: Para citar um exemplo específico: o aplicativo Promis.e da Bentley foi implementado para o projeto elétrico de um sistema automatizado de monitoramento e controle da qualidade da água como parte de um projeto para redirecionar o abastecimento de água de Khabarovsk, na Rússia, para uma fonte subterrânea. O aplicativo permitiu armazenar todos os dados do projeto em um ambiente de dados conectados para que todos os profissionais envolvidos tivessem acesso à documentação mais atualizada e facilitou a escolha do melhor equipamento de monitoramento da qualidade da água possível. O resultado foi que a fase de projeto foi concluída 50 por cento mais rapidamente, a qualidade da documentação foi 70 por cento melhor, os erros foram limitados, os custos do projeto, reduzidos, e o processo do fluxo de trabalho foi econômico e simplificado.
Temos ouvido falar muito sobre o fato de os P&ID inteligentes oferecerem um índice para gerenciar as etiquetas na instalação e em todos os aplicativos. Você pode dar mais detalhes?
SS: Os aplicativos avançados permitem projetar e modelar sistemas de instrumentação de instalações industriais integrados com projetos de tubulação e equipamentos de processos mecânicos. Esses aplicativos também aceleram os projetos com modelos 3D precisos de eletrocalhas, eletrodutos e valas de cabos. Além disso, as disciplinas estruturais podem ainda se beneficiar da modelagem inteligente para obter detalhes precisos de projetos de concreto armado, metalurgia e estruturas em aço. Qualquer alteração em um modelo 3D pode acionar uma atualização automática de desenhos de projeto, documentação, agendas e detalhes de fabricação. O modelo 3D suporta também, automaticamente, desenhos 2D. Até mesmo para o upgrade e a modernização das instalações industriais é preciso reutilizar desenhos de P&IDs anteriores, criar P&IDs inteligentes para gerenciar as etiquetas na instalação e usar modelagem de realidade com nuvens de pontos e fotografias para coletar as condições existentes da instalação industrial.
E sobre a modelagem de componentes estruturais?
SS: Em aplicativos de projeto inteligentes, os tipos de componentes estruturais que podem ser modelados são ilimitados. Esses componentes estruturais incluem vigas, colunas, suportes, lajes, paredes, sapatas, armações, escadas, escadas em caracol, corrimãos, escadas articuladas, ligações em aço e alicerces. Os recursos de desenho incluem fabricação de aço e desenhos de armações de concreto armado que podem ser adaptados aos padrões do usuário. Por exemplo, a Southern Water usou essa abordagem quando precisou integrar serviços de engenharia front-end como componente central de seu plano de prestação de serviços de tratamento de água e esgoto mais eficiente para quatro jurisdições no sudeste de Inglaterra. Como a interoperabilidade do conjunto de softwares escolhido deu aos serviços públicos uma base para gerenciar o FEED (projeto de engenharia front-end), foi possível estabelecer uma plataforma comum para coletar e compartilhar dados de projeto, analisar custos e acelerar a entrega do projeto.
Muito se fala sobre a colaboração na fase de projeto. A colaboração, o compartilhamento do trabalho e a modelagem da realidade proporcionam benefícios adicionais nas fases de entrega e operação?
SS: Uma solução realmente colaborativa, integrada e multidisciplinar de projeto e análise de instalações industriais reúne os aplicativos em uma relação de trabalho simbiótica, na qual o todo se reflete e é maior que a soma de suas partes. Neste esquema, os projetos são coordenados, o trabalho é compartilhado e a infraestrutura da instalação industrial é modelada em um espaço de projeto digital complementar. Os modelos 3D e as informações do ativo resultantes desse processo são inestimáveis para orientar a tomada de decisões quando o projeto passa para a fase de operações. Além disso, este tipo de integração sincroniza as disciplinas críticas de engenharia e os respectivos sistemas da instalação, explorando os dados certos de engenharia para realizar uma simulação foolproof (à prova de falhas) do desempenho do projeto. As implicações para os dados resultantes de tecnologias de modelagem de ponta são enormes. Agora, toda a informação obtida e coletada durante a fase de projeto tem um efeito profundo no desempenho adequado de qualquer projeto.
O que, especificamente, é otimizado de maneira consistente através da implementação de uma solução multidisciplinar de projeto e análise de instalações industriais?
SS: Aqui está uma lista parcial, baseada em feedbacks de nossos usuários, destacando os resultados otimizados:
• As tensões da tubulação podem ser analisadas e simuladas em condições operacionaisde calor e frio.
• A análise de interferência 3D pode detectar e resolver conflitos em tubulações, estrutura, equipamento, sistemas elétricos e de HVAC em 3D antes do início da construção, reduzindo os falsos resultados de conflitos.
• Os esquemas inteligentes são capazes de produzir projetos de sistema elétrico melhores em menos tempo.
• Os dados de condições existentes da instalação podem ser coletados, analisados e colocados em contexto para modelar projetos “brownfield” e melhorar sua qualidade e integridade gerais.
• A modelagem devidamente dinâmica e flexível revela rapidamente uma riqueza de possíveis opções de projeto para componentes de infraestrutura, independentemente de sua forma, tamanho ou complexidade.
Você pode dar exemplos já realizados de validação das métricas de otimização?
SS: Posso dar a seus leitores dois exemplos excelentes:
No primeiro exemplo ProjectWise, Bentley Navigator, AECOsim Building Designer, Bentley Raceway and Cable Management e OpenPlant PID foram usados em um projeto de ampliação para aumentar a capacidade de uma estação de tratamento de esgoto em Burlington, Ontário, e implementar a capacidade terciária. Durante a ampliação, era preciso manter a instalação existente aberta. A solução envolveu a criação de um modelo 3D da instalação existente que incorporou desenhos que remontam a quase meio século e garantiu uma integração adequada de ativos específicos em novos modelos de projeto inteligentes. Estes modelos compartilharam definições de dados consistentes em 13 instalações, assim como na rede subterrânea de tubulação e serviços públicos. Foram apresentados inúmeros benefícios tangíveis: uma redução de 25% nos custos de modelagem; tempo de coordenação reduzido em, pelo menos, 50 por cento; quantidades do modelo geradas em 75 por cento menos tempo; e – talvez o melhor de tudo – o papel do Bentley Navigator na instalação de um espessador de resíduos provisório economizou cerca de 1 milhão de dólares em custos CAD ao permitir que a instalação existente permanecesse parcialmente em funcionamento.
Em outro caso, a MWH usou o ProjectWise, Bentley Navigator, AECOsim Building Designer, OpenPlant, e o AutoPLANT para alcançar um desenvolvimento colaborativo de modelos de engenharia digital 3D e envolver equipes operacionais no projeto de uma estação de hidrólise térmica na Seafield Wastewater Treatment Works em Edimburgo, Escócia. Para alcançar o principal objetivo do projeto – melhorar o tratamento da lama antes de entrar no sistema de digestão – toda a tubulação e cabeamento teve de passar pela superfície, e a nova estação teve de ser construída em um espaço confinado, enquanto a estação existente continuava funcionando. Os aplicativos integrados criaram rapidamente uma tubulação baseada nas especificações, modelaram e depois compartilharam a tubulação superficial com os membros pertinentes da equipe do projeto. A equipe reviu as alterações de tubulação com o modelo 3D e disponibilizou o projeto do modelo a todas as partes interessadas para facilitar o feedback na fase inicial. Os ótimos resultados validaram a solução. Houve um projeto mais econômico; os desenhos e seu prazo de aprovação foram eliminados; o processo de desenho foi concluído com um mês de antecedência, uma vez que não foi necessário usar desenhos detalhados de tubulação; a detecção de conflitos antes da construção foi mais fácil; e o uso do modelo das operações e manutenção ocorreu durante a revisão do projeto.
Como um modelo de projeto 3D multidisciplinar e colaborativo integra e usa as metodologias BIM?
SS: O gerenciamento das informações do ciclo de vida dos ativos (ALIM) deve ser considerado uma boa prática de gerenciamento dos ativos, pois oferece um quadro gerenciado e estruturado que preserva e sustenta a criação, compilação, disseminação e compartilhamento de informações sobre os ativos. Na verdade, a BS 1192-3 foi publicada especificamente para expandir o BIM para a fase de operações e ciclo de vida de manutenção dos ativos. Usar os dados e informação adequados, confiáveis e oportunos no ciclo de vida da estação é, assim, essencial para boas práticas eficientes de gerenciamento de ativos. O modelo de engenharia digital entregue a partir da fase do projeto de capital pode, depois, se tornar o pilar de uma estratégia de gerenciamento de informações implementada em todos os programas de gerenciamento de ativos. Poder comparar o ativo ”conforme operado” com o ativo digital mantido em um sistema de gerenciamento de informações permite que os operadores tomem melhores decisões ao planejar a manutenção em ativos operacionais e ao desenvolver planos de gerenciamento de ativos estratégicos e táticos.
A série de benefícios de uma abordagem de gerenciamento de informações do ciclo de vida de ativos de toda a empresa que integra o gerenciamento BIM e de ativos para os operadores de abastecimento de água incluem, mas não se limitam a:
• Economia de custos do projeto através da modelagem comum e ambientes de dados conectados
• Economia de custos do projeto através do gerenciamento das informações de engenharia e colaboração entre equipes de projeto
• Melhor visão do desempenho operacional no longo prazo e compreensão da confiabilidade dos ativos
• Melhor compreensão do impacto das decisões de projeto no desempenho e nos custos do ciclo de vida
• Redução dos custos iniciais de projetos e gerenciamento dos custos de construção
• Redução das despesas totais através de otimização e controle do OPEX e CAPEX
Veja mais informaçõs sobre Modelos 3D inteligentes.
Shaun Severin é consultor industrial do grupo de modelagem de projetos da Bentley. Severin tem quase 30 anos de experiência na área de projeto, construção e operação de instalações de tratamento de água e esgoto no oeste dos Estados Unidos. Também é especialista em assuntos globais da linha de produtos OpenPlant da Bentley.
Com informações da Bentley Systems
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