Idrica: ¿Por qué son los gemelos digitales imprescindibles para el sector del agua?

Tras la demostración del funcionamiento por parte de Pilar Conejos, que ha sido responsable de Regulación y Control de la Red Metropolitana de Valencia en Global Omnium durante más de 15 años, los participantes enviaron sus preguntas a través del chat. Algunas de ellas fueron seleccionadas por el moderador Piers Clark, presidente de Isle Utilities, y respondidas en directo por la ponente. Estas son las respuestas a todas las preguntas enviadas durante el webinar.

Tienen la mayoría de las empresas gestoras los componentes necesarios para desarrollar un gemelo digital?

Hoy en día, las empresas tienen la mayor parte de la información necesaria para desarrollar un gemelo digital: SCADAs, GIS, sensores, CMMS... Por eso, el siguiente paso es crear una plataforma centrada en datos que integre, concentre y estandarice la información proveniente de distintas fuentes. Esta plataforma es la base para alimentar al gemelo digital con la información del mundo real.

¿Cuáles son los elementos clave de un gemelo digital? ¿Hay algo imprescindible para poder desarrollar esta herramienta?

Hay tres componentes principales: una plataforma basada en los datos que integre toda la información, los modelos hidráulicos y analítica avanzada, y un sistema de visualización. A la hora de desarrollar un gemelo digital, el primer paso es definir sus objetivos y usos. Podemos comenzar con pocos objetivos, y añadir posteriormente a nuestro gemelo digital nuevas capacidades, casos de uso y funcionalidades. En nuestro caso, empezamos desarrollando la simulación en tiempo real de escenarios reales e hipotéticos para apoyar las operaciones diarias en la sala de control.

¿Cuántos sensores necesitamos para desarrollar un gemelo digital, y dónde deberíamos instalarlos?

No hay un número específico (o ratio) de sensores que se ajuste a todas las redes. La cantidad necesaria dependerá de la configuración del abastecimiento de agua, su complejidad, su tamaño, los elementos de regulación y la topografía del terreno...

¿Cuáles son los sistemas más adecuados para implementar un gemelo digital?

Podemos desarrollar un gemelo digital para cualquier sistema de abastecimiento de agua y para cualquier etapa del ciclo del agua. Es cierto que, al principio, tiene más sentido implementarlo en un sistema complejo donde la toma de decisiones requiera considerar múltiples factores, ya que en ese caso es prácticamente imprescindible contar con este tipo de herramienta. Sin embargo, puede aplicarse a cualquier sistema, puesto que esta tecnología siempre va a traer beneficios al mejorar el proceso de toma de decisiones.

¿Cada cuánto se calibra el gemelo digital? ¿Existe la calibración en tiempo real?

Hay una ligera calibración en tiempo real, y una calibración profunda cuando se incluyen nuevos activos importantes en la red de distribución de agua.

¿Puede el gemelo digital simular roturas e identificar puntos débiles en la red?

Un gemelo digital permite simular el comportamiento de la red bajo cualquier condición de emergencia. Por ejemplo, una avería, que deje fuera de servicio algunos activos importantes. Podemos analizar las consecuencias y desarrollar planes de emergencia adaptados a cada situación, y la inversión necesaria para incrementar la resiliencia de la red.

¿Qué necesitamos para hacer simulaciones en una ciudad sin sensores?

A la hora de desarrollar el gemelo digital, es necesario tener al menos información básica del sistema físico, tomada a partir de sensores. Su número va a depender de la configuración de la red de distribución de agua. Podemos comenzar con un número limitado, e ir añadiendo más para incrementar la precisión del modelo.

¿Cómo cambiaron las operaciones tras la implementación del gemelo digital? ¿Por qué deberían las personas confiar en ellos?

Desde nuestra experiencia, hemos observado que las personas confían en el gemelo digital si este es preciso, realista y útil. En nuestro caso, se ha convertido en una herramienta de apoyo a la toma de decisiones diaria, así como en una herramienta de formación y entrenamiento. El mantenimiento de los sensores se ha mejorado porque se detecta rápidamente cualquier anomalía en los mismos. Además, el personal está comprometido con su mantenimiento porque percibe que ofrecen una información muy valiosa y útil para la compañía.

Ahora mismo, el ahorro energético es una preocupación común en los servicios de agua. ¿Cómo pueden los gemelos digitales ayudar a ahorrar costes? ¿Pueden ser utilizados diariamente para para optimizar el consumo energético en el bombeo y los depósitos?

Con los gemelos digitales se pueden desarrollar diversos casos de uso, como la reducción del consumo energético y su coste, lo que efectivamente es una prioridad en la actualidad. Así podemos establecer los horarios de bombeo óptimos para reducir costes, teniendo en cuenta el precio horario de la energía, al mismo tiempo que se mantienen bajo control todos los parámetros hidráulicos. Además, los gemelos digitales nos ayudan a gestionar los activos de forma eficiente, reduciendo el consumo eléctrico.

¿Cuál es la diferencia entre un modelo hidráulico y un gemelo digital?

El modelo hidráulico es uno de los componentes del gemelo digital. Este último debe representar el comportamiento de la red bajo cualquier condición. Esto se consigue gracias al modelo hidráulico, que simula su comportamiento en tiempo real, reflejando fielmente la realidad. Los gemelos digitales combinan la información procedente del sistema físico con los modelos hidráulicos, así como con una serie de algoritmos, para ayudarnos a resolver la mayoría de los retos a los que se enfrenta la gestión de los sistemas de distribución de agua.

¿Cuál es la actualización más rápida de los valores de presión y flujo? ¿Qué velocidades de simulación podemos conseguir?

El tiempo de adquisición de los datos de los sensores depende de cuan crítica sea la información que aportan, así como el uso previsto. Gracias a la tecnología actual, podemos disponer de la información actualizada cada segundo y realizar simulaciones cada pocos segundos.

¿Cuánto puede reducirse al agua no registrada utilizando esta tecnología? ¿Cuál es el nivel actual de eficiencia en la red y cuánto se incrementó tras implementar el gemelo digital?

Un gemelo digital facilita el proceso de toma de decisiones en distintas áreas, incluyendo el incremento de la eficiencia hidráulica. La reducción final del agua no registrada no depende solo del gemelo digital, ya que hay otras acciones y agentes involucrados. Es por ello difícil de cuantificar las mejoras derivadas exclusivamente del uso de un gemelo digital.

¿Necesita el modelo hidráulico algunas características específicas para simular en tiempo real? ¿Qué escalas de tiempo utiliza la solución?

La gestión adecuada de los datos y los algoritmos que alimentan el modelo son claves para apoyar la simulación en tiempo real. El modelo hidráulico debe desarrollarse teniendo en cuenta la información disponible en tiempo real. En nuestro caso somos capaces de simular el comportamiento de la red cada minuto, cinco minutos, quince minutos y cada hora, dependiendo del objetivo.

¿Puede el sistema autocalibrar el modelo, o puede detectar problemas en el modelo y sugerir ajustes?

En tiempo real hay una ligera calibración automática, además el sistema reporta el nivel de precisión o calibración de cada simulación realizada.

A continuación se puede visualizar el vídeo del webinar de Idrica.