Drones coletores de cocô mantêm os esgotos funcionando para que os humanos não precisem

Na manhã da véspera de Natal de 2016, moradores de uma casa em Fraser, Michigan, ouviram um curioso estalo vindo de suas paredes. Depois de inicialmente descartá-lo como neve derretida caindo do telhado, logo perceberam a verdade: o barulho era resultado de tijolos sendo espremidos para fora do lugar enquanto sua casa desabava lentamente em um buraco.

A casa e várias outras próximas foram evacuadas enquanto as autoridades avaliavam a situação e determinavam a causa: um interceptor de esgoto desabado, ameaçando várias casas e um longo trecho da movimentada 15 Mile Road, em Fraser. Não foi o início de uma temporada festiva como alguém poderia desejar.

“Isso foi um grande impacto para o nosso sistema e para a nossa comunidade”, afirma Vince Astorino. Como Diretor de Operações do Escritório de Obras Públicas do Condado de Macomb, ele é responsável por supervisionar as operações diárias da infraestrutura de águas residuais do condado, incluindo cerca de 110 quilômetros de redes de esgoto. “Um sistema de esgoto com 3,3 metros de diâmetro e aproximadamente 21 metros de profundidade sofreu uma falha que reduziu drasticamente o fluxo de águas residuais. Este trecho da tubulação fica próximo à saída principal do nosso sistema e aproximadamente 800.000 moradores dependem dele para transportar suas águas residuais rio abaixo.”

A ação rápida de Astorino e sua equipe colocou sistemas de desvio em funcionamento a tempo de evitar que o esgoto retornasse para as casas dos moradores e, no final, apenas um prédio — a casa onde o estalo foi ouvido — precisou ser demolido. Mas levou nove meses até que o trecho problemático da tubulação, com cerca de 1.200 metros, fosse totalmente substituído. O custo direto para os contribuintes foi de cerca de US$ 75 milhões, sem levar em conta os custos adicionais para os moradores e empresas próximas em decorrência da interrupção.

A chave para prevenir desastres como este é a inspeção regular das tubulações de esgoto, procurando por rachaduras e fissuras que, se deixadas sem supervisão, podem levar à entrada de terra e ao eventual colapso da tubulação. No entanto, tubulações de esgoto podem ser escuras, apertadas e cheias de bolsões de gás, tornando a inspeção de grandes redes com métodos tradicionais (normalmente um rastreador com fio, operado remotamente e equipado com uma câmera, ou até mesmo pessoalmente) um processo lento, caro e frequentemente perigoso.

É aí que entram os drones. Projetados e desenvolvidos para operar em espaços confinados, uma nova geração de robôs voadores está sendo enviada aos esgotos para realizar inspeções de forma mais segura e eficiente.

Um desses drones é o Elios 3, projetado e fabricado pela empresa suíça Flyability e utilizado por grandes empresas do setor, como a Veolia. Equipado de série com uma gaiola de proteção, exoesqueleto resistente a impactos, sistema de iluminação de 16.000 lúmens, câmera 4K e LiDAR, ele pode navegar por canos escuros e empoeirados enquanto cria um modelo 3D ao vivo do ambiente. O design modular permite que ele também seja equipado com cargas úteis especializadas, como sensores de gás explosivo ou medidores de espessura ultrassônicos.

Eloise McMinn Mitchell, gerente de comunicação da Flyability, afirma que a empresa está observando um enorme crescimento nas vendas devido à capacidade e eficiência do Elios 3 em comparação com inspeções humanas presenciais, principalmente quando se trata de esgotos. "Para inspecionar um trecho de esgoto sob uma estrada, são necessárias equipes de pelo menos quatro pessoas e é preciso desviar o tráfego em vários locais. Com o drone, são necessárias apenas duas pessoas, e ninguém precisa entrar no esgoto, eliminando os riscos em espaços confinados e a exposição a ambientes perigosos."

Como resultado, as regras de segurança em torno dos drones são muito menos rígidas do que quando há humanos envolvidos, o que, segundo McMinn Mitchell, reduz significativamente o custo das inspeções. "Há uma redução média de 40% nos custos em comparação com os métodos tradicionais, e você pode inspecionar 900 metros por dia com o drone, em vez de 400 metros."

Em maio de 2024, em um esforço para otimizar seu processo de inspeção, o Condado de Macomb adotou uma abordagem tecnológica que combinava um drone Asio X pilotado remotamente, construído pela Flybotix, concorrente da Flyability, com um software chamado SewerAI. O custo total de ambos foi de cerca de US$ 100.000. Anteriormente, o condado gastava US$ 1 milhão em inspeções a cada três anos, inspecionando manualmente as imagens em busca de defeitos, muitos dos quais poderiam passar despercebidos devido à baixa qualidade da imagem.

Com cerca de 40 centímetros de diâmetro e equipado com potentes luzes de 40.000 lúmens, uma câmera 4K e uma gaiola para proteção contra colisões, o Asio X consegue capturar vídeos cristalinos do sistema de esgoto enquanto navega por todos os canos, exceto os mais estreitos. Astorino descreve isso como uma "diferença gritante" em relação ao método antigo.

Ao contrário de alguns dos drones de consumo mais recentes, que voam quase de forma autônoma, o Asio X requer principalmente controle manual, e também em alguns locais muito difíceis, como Astorino destaca: "É escuro, o fluxo de ar pode mudar rapidamente dentro de um espaço confinado, e gerenciar uma trajetória de voo acima da água corrente em um cano restrito é desafiador." Como resultado, ele deixa o voo para os especialistas: "Nosso operador principal, o Capitão Zach, é capaz de voar em alguns ambientes muito complicados."

Dito isso, o processo de inspeção em si é simples. "Uma antena é abaixada no bueiro para fornecer intensidade de sinal do controlador do drone para o drone", explica Astorino à WIRED. "O operador voará o drone de um bueiro para o outro, gravando vídeos ao longo dessa trajetória." Com cerca de 20 minutos de duração da bateria, o Asio X pode documentar cerca de 300 metros de tubulação em um único voo, capturando não apenas vídeos, mas também varreduras de LiDAR e infravermelho, além de leituras de gás ao passar por uma seção de esgoto.

No sistema antigo, os dados de vídeo eram analisados ​​em campo, com o operador de câmera registrando os defeitos enquanto navegavam pelos canos. Agora, os dados capturados pelo drone são enviados para os contratados da SewerAI, que os executam por meio de seus algoritmos assistidos por IA para identificar defeitos automaticamente. Astorino me conta que isso mudou tudo, economizando muito tempo e dinheiro para sua equipe.

“Realizamos meses de testes em campo com vídeos codificados de vários contratados, comparando o que a SewerAI conseguiu fazer com as mesmas filmagens, e todas as vezes a SewerAI se destacou no que conseguiu encontrar e codificar corretamente.” Anteriormente, inspecionar uma seção de tubulação de esgoto podia levar meses, mas a SewerAI tem um acordo para enviar a análise de dados de volta ao condado em até 10 dias; Astorino afirma que geralmente faz isso em até 24 horas.

A equipe ficou tão impressionada com o pacote de software que, mesmo em áreas onde o drone não pode ir e onde métodos mais tradicionais de inspeção são necessários — tubulações de pequeno diâmetro, por exemplo — os dados resultantes agora são enviados para análise em vez de serem codificados em campo. Dados antigos também podem ser revisados ​​e reanalisados ​​rapidamente, detectando defeitos que os contratantes originais possam ter ignorado na ocasião. Isso significa que os trabalhos de reparo podem ser realizados onde são mais necessários, evitando o tipo de agravamento das condições que pode levar a incidentes desastrosos e custosos como o dolina de 2016.

O Condado de Macomb foi pioneiro nessa área. É o primeiro condado em Michigan a utilizar essa combinação de drones e software de IA para inspeção de infraestrutura subterrânea e ganhou dois prêmios estaduais como resultado de sua visão de futuro. Mas Vince Astorino me conta que ele e sua equipe estão sempre em busca de novas maneiras de modernizar as operações. "É difícil prever grandes avanços tecnológicos nessa área, especialmente com a grande corrida da IA ​​acontecendo ao nosso redor. Estamos mantendo nossas opções em aberto."