Gemelos digitales para sistemas de suministro de agua potable intermitente

Los gemelos digitales son tendencia hoy en día. Tecnologías como los sensores, el análisis de big data y los servicios en la nube impulsan una nueva generación de activos de agua conectados a la Internet de las Cosas (IoT, por sus siglas en inglés) e incluso la infraestructura de la ciudad. Los gemelos digitales prometen solucionar los complejos problemas del sector hídrico al mejorar los procesos, aumentar la productividad, minimizar los riesgos y optimizar la eficiencia operativa y el funcionamiento completo. Además, mejoran la toma de decisiones al utilizar la automatización para predecir resultados en diferentes contextos. Sin embargo, en la práctica existen varios desafíos cuando se trata de la gestión del agua y de la gestión de los gemelos digitales. Por ejemplo: la identificación y gestión de datos del producto a lo largo de su ciclo de vida, la creación de los modelos de simulación para diferentes sistemas de Tecnología de la Información (TI) y la gestión de volúmenes masivos de datos. El Objetivo de Desarrollo Sostenible (ODS) 6.1 de la Organización de las Naciones Unidas (ONU) pretende el acceso universal y equitativo al agua potable a un precio asequible para todos. Para lograr el ODS 6.1 sobre el servicio de agua «administrado de manera segura», el agua debe estar «disponible cuando sea necesario«, entre otras cosas. Asimismo, la articulación de la ONU de la Resolución 64/292 del derecho humano al agua estipula que “…el suministro de agua debe ser suficiente y continuo para usos personales y domésticos”.

La predominancia y persistencia de estos suministros de agua intermitentes  plantean importantes preguntas sobre la capacidad de los IWS para cumplir con el ODS 6 y los derechos humanos al agua. Para responder a esta pregunta es necesario definir un marco para comprender las causas de los IWS.  Como se muestra en la siguiente figura, los IWS pueden ser causados por una variedad de factores, tales como: la escasez de agua, el desarrollo de IWS puede ser causado por una serie de factores como se muestra en la figura a continuación, incluida la escasez de agua, el desarrollo de un sistema más allá de sus parámetros y capacidades de diseño iniciales, la gobernanza débil y el comportamiento del usuario. Algunas falacias comunes entre los administradores de servicios públicos son que la presión en el sistema causa desgaste en las tuberías, los sistemas de agua proporcionan una distribución equitativa y que IWS puede proporcionar más tiempo para el mantenimiento y las reparaciones.

Con suministros de agua potable intermitente, las capacidades de bombeo deben ser mucho más altas para funcionar casi continuamente a un alto caudal. También, las capacidades de almacenamiento deben ampliarse. Esto puede conducir a una espiral descendente, ya que la gestión del sistema es extremadamente difícil y la voluntad de pago del cliente es baja. Los consumidores están obligados a recolectar la mayor cantidad de agua posible durante las limitadas horas de suministro. La demanda de agua es completamente diferente del suministro continuo de agua, el que no se basa en las nociones de variaciones diurnas de la demanda, sino en la cantidad máxima de agua que se puede recolectar durante las horas de suministro. Los modelos hidráulicos son una poderosa herramienta de apoyo de toma de decisiones para la gestión eficaz de las redes de distribución de agua. Sin embargo, el modelado de sistemas IWS es intrínsecamente complejo, ya que éstos no son sistemas completamente presurizados, tienen horas de suministro de agua limitadas por día y con muchos puntos con virolas y conexiones de tanques techados. También, el vaciado y llenado alternado de las tuberías de agua dificulta la aplicación de los modelos hidráulicos estándar.

Los modelos hidráulicos y de monitoreo de la calidad del agua pueden ser cruciales para ayudar a diagnosticar los sistemas IWS, tomar decisiones bien fundadas y orientar a los profesionales del agua sobre cómo mejorar el servicio y la calidad de la misma. Las simulaciones más avanzadas de los IWS incluyen el proceso por el que las cañerías se llenan al inicio del suministro. Con los gemelos digitales, el modelo hidráulico también puede ser lo suficientemente robusto como para visualizar la presión de suministro, su duración, la tasa de pérdida y el consumo de agua. También demuestra cómo el comportamiento de los IWS varía significativamente cuando las personas reciben el agua, lo cual nos ayuda a entender por qué estos sistemas existen y persisten. Para facilitar esta transformación en el sector del agua, el agua digital puede ayudar a cambiar el suministro de agua intermitente por un suministro 24/7 a través de un sistema de nodos de sensores inalámbricos.  Esto significa que puedes modelar continuamente datos hidráulicos, tales como la presión y el caudal y transmitirlos a servidores basados en la nube para su procesamiento y archivado.  Luego, los flujos de datos de los nodos sensores se integran en un subsistema de modelado hidráulico en línea responsable de la estimación y predicción en línea del estado hidráulico del sistema de distribución del agua.  Esto te permite una planificación con 24 horas de antelación. Lee los artículos a continuación si te interesa conocer más sobre cómo la tecnología de los gemelos digitales puede ayudar a las empresas de servicio a optimizar su red.