La digitalización y el agua
El sector del agua busca constantemente formas de adaptarse a las condiciones cambiantes y soluciones a los desafíos globales que sean a la vez eficaces y eficientes (GWP, 2019). La digitalización está poniendo cada vez más a disposición prácticas, herramientas y otros recursos que, a su vez, están marcando el comienzo de una nueva era de la gestión del agua.
Al igual que otras industrias, el sector del agua busca mejorar su viabilidad y competitividad futuras, por ejemplo, mediante la automatización usando redes inteligentes. El mayor uso de TI, tecnologías de sensores y aplicaciones de modelado está creando oportunidades para conocer con mayor precisión los sistemas de gestión del agua en toda su complejidad e interconexión y para integrar esta información en los procesos de producción, alerta temprana y toma de decisiones. Además, están surgiendo oportunidades para nuevos modelos comerciales digitales, en parte a través del uso de las denominadas tecnologías de computación en la nube (es decir, el uso de servicios de TI descentralizados).
La digitalización en los sectores de la gestión del agua y las aguas residuales tiene un gran potencial. Las soluciones digitales pueden generar ahorros y optimización en muchas áreas, desde la recopilación de datos, el uso de sistemas de asistencia y la conexión en red e integración de componentes individuales del sistema hasta la descentralización del servicio e incluso la autonomía para sistemas de infraestructura completos.
De acuerdo con «El futuro digital del agua» del Global Water Intelligence (GWI), hay tres impulsores principales de la digitalización en el sector del agua:
- El deseo de aumentar la eficiencia en las actividades de tratamiento de agua y aguas residuales, distribución de agua y eliminación de aguas residuales, así como en las comunicaciones con los consumidores.
- El deseo de lograr ahorros de costos a través de un mejor monitoreo de las redes de suministro de agua y de eliminación de aguas residuales, y mediante la operación de sistemas y plantas de una manera basada en la demanda.
- La necesidad de cumplir con los crecientes requisitos legales para la calidad del agua y las aguas residuales, así como para la seguridad y calidad de las funciones de suministro y eliminación.
Una mejor interconexión entre las instalaciones, los componentes del sistema digitalizado (por ejemplo, bombas inteligentes y tecnologías de medición en línea) y los datos de planificación y operación, en particular, pueden contribuir a optimizar aún más los procesos de gestión del agua y las aguas residuales pudiendo ayudarlos a ser más flexibles en general.
El uso de hardware y software inteligente se convertirá así cada vez más en una necesidad en el sector del agua para garantizar la continuidad entre los procesos de planificación y operaciones, al igual que el intercambio autónomo de información (desde los usuarios hasta los componentes individuales hasta los proveedores y las entidades de eliminación de desechos). Estas técnicas mejorarán la productividad y la eficiencia de los recursos. Para los procesos gestionados en tiempo real, las tecnologías de sensores modernas y el Internet de las cosas y los servicios (IoTS) juegan un papel importante. Gracias a estas herramientas, los datos sobre los procesos relevantes para el agua y la calidad del agua están cada vez más disponibles y se pueden utilizar en cualquier momento y desde cualquier lugar. Además, esta información se puede vincular con otros datos (por ejemplo, datos meteorológicos) para crear pronósticos que se pueden utilizar en la gestión de plantas y redes relevantes para el agua (Fig. 1).
AGUA 4.0 versus Industria 4.0: Desarrollo análogo
De lo anterior, GWP toma prestado en analogía una tendencia de desarrollo en el mundo de la fabricación industrial, conocida como Industria 4.0, y se refiere a la transformación impulsada por la tecnología digital en la gestión del agua como AGUA 4.0 .
La Figura 2 muestra una comparación de los desarrollos técnicos clave en el sector industrial-manufacturero y el sector del agua. Sin embargo, al categorizar los pasos del desarrollo en el campo de la gestión del agua, son posibles varias interpretaciones y plazos diferentes. Una característica clave de la actual cuarta etapa de desarrollo en ambos sectores es la fusión del mundo real y virtual en los llamados sistemas ciberfísicos (CPS). Este término describe la combinación de sensores, modelos de computadora y sistemas de control en tiempo real con sistemas de agua del mundo real, respaldados de manera vital por redes globales inteligentes y funciones de intranet y / o Internet.
AGUA 4.0: enfoque holístico y estratégico
Las tecnologías transversales permiten una visión holística del agua en el sistema en general, sin importar si cae al suelo en forma de lluvia; se está bombeando a través de una red de tuberías para suministrar agua potable; se transporta a través de una red de alcantarillado a una planta de tratamiento de aguas residuales para ser purificada y luego reutilizada para riego si es necesario; o se utiliza en un proceso industrial como disolvente, agente de limpieza o para enfriar o calentar (Fig. 3). Estos no son sistemas independientes. Más bien, combinan procesos, acciones y tecnologías en una sola unidad de tecnología de la información e incluyen métodos tradicionales bien probados, así como nuevos enfoques innovadores. En este sentido, son posibles soluciones tanto centralizadas como descentralizadas.
No obstante, debe aplicarse lo siguiente:
- Los datos y la información deben intercambiarse, ya sea que se recopilen en línea o se ingresen y emitan sin conexión en línea (manualmente).
- Se debe crear una representación digital del sistema a observar, que permita la influencia recíproca entre los sistemas virtuales y reales.
El resultado es un circuito de control que representa el ciclo natural del agua y las influencias antropogénicas sobre él, coloca estos factores en relación con los otros, los registra y describe continuamente y, por lo tanto, ayuda a producir una visión holística que permite una sólida toma de decisiones.
Gracias a las funciones del modelo cognitivo que permiten la adaptación, la modificación y la autoorganización parcial orientadas a objetivos, es probable que las soluciones de automatización actuales evolucionen hacia sistemas con mayor autonomía. Los proyectos de investigación y desarrollo se centran en un mayor desarrollo de los sistemas cognitivos autoorganizados en la actualidad. Los resultados son sistemas de agua ciberfísicos (CPWS) que son capaces de una observación continua y sostenible, y que permiten la interacción entre los sistemas ambientales virtuales y reales, teniendo en cuenta los procesos modificados y cambiantes.
AGUA 4.0 describe la interacción entre tecnologías innovadoras en red actuales y futuras. En este marco, el agua sigue siendo el centro de atención, como recurso natural, producto o insumo de producción; con el objetivo de una gestión y uso sostenible con riesgo mínimo; y teniendo en cuenta los intereses de todos los usuarios y grupos de interés directos e indirectos. La vinculación de los sistemas de medición y control con las funciones de análisis de datos y modelado transforma los datos en información que se puede utilizar para preparar, respaldar y/o llevar a cabo decisiones y acciones, al tiempo que permite monitorear los efectos dentro del sistema de agua. Además, la información recopilada durante un período de tiempo puede conducir a nuevos conocimientos sobre cómo se puede utilizar mejor el agua en sus diversos campos de aplicación.
AGUA 4.0 es, por tanto, un enfoque holístico y estratégico que depende de los datos digitales en sistemas en red. Estos datos se evalúan y utilizan en los pronósticos, pero estos sistemas también se basan en datos de otros campos, lo que proporciona una visión más completa y permite tomar decisiones sostenibles en consecuencia. AGUA 4.0 no se limita al aquí y ahora; más bien, sigue el curso del desarrollo tecnológico y aprovecha las nuevas oportunidades a medida que surgen. El enfoque depende principalmente del funcionamiento del sistema como una entidad completa y de la comparación entre los sistemas de agua virtual y del mundo real, más que en elementos innovadores individuales.
Para saber más de este tema:
German Water Partnership (2019). Wasser 4.0: Made in Germany.
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