Cambio de tornas: el futuro digital de la gestión hídrica

• ¿En qué consiste la gestión hídrica?
• ¿Qué entendemos por infraestructuras hidráulicas?
• ¿Por qué es importante la gestión de los recursos hídricos?
• Retos a los que se enfrenta el sector hídrico
• 3 maneras en que la tecnología está cambiando la gestión hídrica
• 5 ventajas de la tecnología en la planificación y gestión hídricas
• 5 ejemplos de gestión hídrica digital
• El futuro de la gestión hídrica

“Las guerras del agua de California” puede sonar al título de un nuevo reality televisivo de 2023, pero, de hecho, este conflicto tuvo lugar hace más de 100 años, cuando William Mulholland construyó el canal de California y desvió el agua del valle de Owens para llevarla a Los Ángeles, lo que dejó estéril la región más oriental del estado. La falta de escrúpulos de estas acciones ―que inspiraron la gran película de 1974 Chinatown― arrojaron una luz no demasiado tranquilizadora sobre la acuciante necesidad de mejorar la gestión hídrica. Hoy, el sector sigue lidiando con los retos que obligan a organizaciones relacionadas con el agua, ayuntamientos, estados y gobiernos a encontrar nuevas vías para proteger y gestionar el recurso más valioso del planeta.

Cada día se despilfarran miles de millones de litros de agua. Con un cambio climático que afecta los patrones y la severidad del clima, un crecimiento poblacional disparado, la contaminación y el desigual acceso a agua potable, resulta apremiante la necesidad de gestionar los recursos hídricos de manera más sostenible.

¿Qué va a suponer esto? La lista de medidas prácticas es larga, empezando por nuevas políticas, inversión en infraestructuras y un enfoque digital de la gestión del agua que aproveche los datos para orientar las decisiones. Pero la gestión hídrica sostenible también es cuestión de mentalidad. El sector puede establecer regulaciones, pero toda la sociedad debe involucrarse, para lo cual es preciso comprender la gravedad de la situación y abrir la puerta a un futuro sostenible.

¿En qué consiste la gestión hídrica?

La gestión hídrica comprende los procesos, la planificación, el seguimiento y la evaluación de la captación de agua de una fuente, su conducción, limpieza y distribución al usuario final; pero también la eliminación tras su uso, la depuración y su vertido o reciclado. Conlleva garantizar los derechos al agua, construir las infraestructuras e implantar políticas que rijan la calidad y la cantidad de agua.

Los seres humanos utilizamos el agua para tres fines principales:

1. agricultura, 70 %
2. uso industrial, 19 %
3. uso doméstico, 11 %

La gestión hídrica conlleva:

• abastecer de agua potable desde la fuente hasta el grifo;
• garantizar que el agua es segura y que no contiene sustancias contaminantes;
• gestionar las infraestructuras relacionadas con la captación, el transporte y la potabilización del agua;
• eliminar las aguas residuales de los núcleos de población;
• conducir el agua desde las fuentes (lagos, embalses, nivel freático...) hasta los núcleos de población;
• supervisar la gestión de las aguas pluviales y el control de inundaciones.

El agua es un recurso compartido, pero solo en Estados Unidos hay 148 000 sistemas públicos diferentes para gestionarla. En muchas zonas existe una entidad distinta para cada uno de los usos: una se encarga de las pluviales y otra del abastecimiento. Para concienciar al sector sobre las mejores prácticas de gestión, la US Water Alliance (USWA) creó One Water, una iniciativa que propone una gestión integral del agua y que la USWA resumió en siete pasos con los que coordinar a las partes involucradas de todo el país:

1. promover la colaboración regional en la gestión hídrica;
2. fomentar asociaciones entre empresas agrícolas y de servicios públicos para mejorar la calidad del agua;
3. procurar financiación suficiente para infraestructuras hidráulicas;
4. combinar la experiencia y las inversiones públicas y privadas para dar respuesta a las necesidades de infraestructuras hidráulicas;
5. redefinir la asequibilidad del agua en el siglo XXI;
6. reducir los principales riesgos y asumir la responsabilidad de proteger la salud pública;
7. acelerar la adopción de tecnología que consolide una mayor eficiencia y la mejora del servicio.

Muchas ciudades están adoptando estos criterios, desde las más pequeñas hasta las más grandes, como Nueva York (PDF). El objetivo es trabajar todos juntos y coordinados para alcanzar unas metas comunes que abran la puerta a un futuro sostenible.

¿Qué entendemos por infraestructuras hidráulicas?

Por infraestructuras hidráulicas nos referimos a las instalaciones utilizadas para captar, transportar y tratar el agua con el fin de distribuirla a los usuarios, para luego recoger las aguas evacuadas y desecharlas. En el caso del agua de boca, también incluye los conductos que llevan el agua desde la fuente y las estaciones de tratamiento que la potabilizan, y, en el de las aguas residuales, las redes de saneamiento y estaciones de bombeo que las conducen desde los edificios hasta las estaciones de depuración, donde una serie de procesos físicos y químicos descontaminan el agua para verterla a masas de agua.

Los principales componentes de las infraestructuras hidráulicas son:

• conductos subterráneos,
• canales y acueductos,
• presas,
• sistemas de saneamiento,
• embalses,
• diques,
• cuencas de captación,
• colectores,
• estaciones de depuración de aguas residuales, estaciones de bombeo y conductos,
• sistemas de evacuación de pluviales y control de tormentas.

En Estados Unidos, las infraestructuras hidráulicas transportan cada día más de 1300 millones de metros cúbicos de agua a diferentes destinos para diferentes usos. Sin embargo, gran parte de los conductos, estaciones, presas y alcantarillado datan de la primera mitad del siglo XX y reclaman desde hace tiempo inversiones para adecuarlos a los estándares del siglo XXI.

¿Por qué es importante la gestión de los recursos hídricos?

Vista desde el espacio, es fácil entender por qué llamamos a la Tierra el “planeta azul”: el 71 % de esta esfera que no deja de girar es agua. Pero, por muy abundante que parezca, el agua es un recurso limitado (tan solo el 0,5 % del total es agua dulce que podamos utilizar los humanos), y el acceso a ella se está haciendo más y más difícil para millones de personas.

La demanda de agua sigue creciendo, pero el suministro está menguando. Se estima que en 2050 habrá en el planeta 10 000 millones de personas, de los que 2000 millones ya carecen actualmente de acceso a agua de boca segura y 3600 millones viven sin servicios sanitarios básicos. El cambio climático y el crecimiento poblacional ampliarán la brecha entre quienes cuentan con agua segura y quienes no, e incrementará los riesgos para la salud pública.

Los cambios en los patrones climáticos están agravando las tormentas y las sequías, que empiezan a durar años. Durante mucho tiempo las infraestructuras han carecido de la financiación suficiente; muchas de ellas están obsoletas y no soportan la intensidad de esta mayor demanda.

Las políticas pueden proteger y preservar el abastecimiento de agua. Los Gobiernos pueden promover la construcción de nuevas infraestructuras. Las entidades hídricas pueden homogeneizar los criterios de calidad y distribución del agua. La gestión hídrica incluye todo esto, pero, a medida que el mundo cambia, se necesitan nuevas estrategias y soluciones para no dejarse sobrepasar por los nuevos retos y garantizar la resiliencia del agua.

Retos a los que se enfrenta el sector hídrico

A algunas personas nos basta con abrir el grifo para obtener inmediatamente agua limpia. Muchas otras se ven obligadas a recorrer unos cuantos kilómetros para llegar a la fuente más próxima. Pero el suministro, aunque sea el problema más perentorio, es solo uno de los desafíos a los que se enfrenta en la actualidad el sector del agua.

Disponibilidad del suministro

Cuando hablamos de gestión hídrica, el principal problema es la escasez de agua, que ocurre cuando la demanda supera el suministro. Aunque muchas personas no sean conscientes, la disponibilidad de agua no es infinita: el suministro está mermando.

Esto es lo que nos depara el futuro:

• Dos tercios de la población mundial se verá afectada por escasez de agua en 2025 si el consumo sigue aumentando al ritmo actual.
• En 2040, uno de cada cuatro niños vivirá en un lugar con escasez extrema de agua.
• La producción agrícola consume actualmente el 70 % del suministro de agua. Alimentar a toda la población mundial en 2050, cuando se prevé que seamos más de 10 000 millones, exigirá un aumento del 50 % de la producción agrícola y del 15 % del consumo de agua.
• En 2030, la demanda de agua podría llegar a superar en un 40 % al suministro.

Los Gobiernos están imponiendo limitaciones estrictas en un intento por mantener este limitado suministro, pero, simplemente, tal como se gestiona en la actualidad no hay agua para proveer a más población. Cada gota de agua que captamos, transportamos, consumimos y tratamos tiene un valor incalculable.

Catástrofes hídricas

El agua y el cambio climático van de la mano. Como indica un informe de Naciones Unidas, “el cambio climático es, fundamentalmente, una crisis hídrica. Notamos sus consecuencias por la mayor gravedad de las inundaciones, el ascenso del nivel del mar, el debilitamiento de las capas de hielo, los incendios forestales y las sequías”. Entre 2001 y 2018, tres cuartas partes de las catástrofes naturales estuvieron relacionadas con el agua. Lugares como California están sufriendo sequías e incendios desoladores, mientras que Europa tiene que vérselas con graves inundaciones. Pero estos patrones son impredecibles: en 2023, California pasó de una sequía extrema de tres años al invierno más lluvioso de las últimas siete décadas.

En ningún lugar del mundo los núcleos de población están preparados para estos cambios del ciclo del agua. La producción alimentaria se ve alterada y se destruyen cosechas, algo que afecta seriamente al sustento y la economía. El aumento de la escorrentía superficial arrastra más productos químicos y residuos, de modo que contamina los cursos de agua. Todo el sector hídrico está comenzando a implantar cambios para hacer frente a lo que está por llegar.

Obsolescencia de las infraestructuras

Gran parte de las infraestructuras hidráulicas actuales fueron grandes hitos de la ingeniería en el momento de su construcción, pero en la actualidad las extensas redes de agua están agotando su vida útil. Y el cambio climático acentúa este proceso de obsolescencia.

• En Estados Unidos hay 3,5 millones de kilómetros de canalizaciones de agua potable. Cada dos minutos se produce un reventón, lo que supone una pérdida diaria de 22 millones de metros cúbicos de agua tratada, lista para consumir.
• Existen 16 000 estaciones de depuración de aguas residuales en EE. UU; están funcionando ya al 81 % de su capacidad máxima, y la demanda no deja de crecer.
• Hay más de 92 000 presas en todo el país, cuya edad media es de 61 años. El 85 % ha superado ya su vida útil.

Las infraestructuras hidráulicas han superado su fecha de caducidad y se encuentran sometidas a un desmedido estrés hídrico por las frecuentes supertormentas. En 2017, el aliviadero de la presa de Oroville estuvo al borde del colapso durante unas torrenciales lluvias que forzaron a evacuar a miles de residentes río abajo por el repentino ascenso del nivel del agua. Estos fallos catastróficos ponen muchas vidas en riesgo, cuestan miles de millones de dólares y afectan a la calidad del agua.

En Jackson, Misuri, los conductos (de 100 años de antigüedad) y la estación de tratamiento (de 110 años) llevan años batallando con las fugas, lo que periódicamente deja a la población sin agua durante varias semanas. En 2022, el sistema definitivamente se vino abajo cuando una tormenta provocó una inundación que sobrepasó la capacidad de la planta y la dejó inhábil para potabilizar el agua. Los residentes de esta importante localidad se vieron obligados a hervir el agua mientras la ciudad continuaba sin financiación para acometer las reparaciones necesarias. Este es solo un ejemplo de un problema nacional más amplio.

Financiación

El problema de la infrafinanciación en sector hídrico viene de lejos. No se invierte lo suficiente en gestión e infraestructuras hidráulicas. Al ser sistemas descentralizados, no es fácil conseguir fondos para reparar un conjunto muy fragmentado de conductos e infraestructuras. Los desembolsos federales son escasos y dejan que sean los estados, ayuntamientos y los propios ciudadanos quienes afronten las actualizaciones y mejoras que tan desesperadamente necesitan.

Contaminación del agua

Cada día con más frecuencia, la escorrentía del agua de tormentas arrastra productos químicos, basura, contaminantes agrícolas y bacterias hasta las fuentes de agua. Solo en Los Ángeles casi 400 000 metros cúbicos diarios de agua contaminada se cuelan por el alcantarillado. En regiones del mundo menos desarrolladas, la inadecuada gestión de los recursos y la falta de infraestructuras pueden provocar la contaminación cruzada entre las redes de saneamiento y abastecimiento. De hecho, cada año mueren millones de personas a causa de problemas de salud relacionados con este tema.

Escasez de mano de obra

Como ocurre en otros sectores, a la gestión hídrica también le afecta la escasez de mano de obra. Los empleados más experimentados, el 30 % de los 1,7 millones de trabajadores, alcanzarán la edad de jubilación en los diez próximos años, pero la siguiente generación no está entrando en este campo profesional, ya que prefieren sectores con mayor presencia de datos y tecnología.

3 maneras en que la tecnología está cambiando la gestión hídrica

Cada gota de agua nos aporta datos a lo largo de todo su trayecto. Pero el sector necesita un software, soluciones y la infraestructura de la nube para convertir esos datos en información práctica que ayude a tomar decisiones a los operadores. Mientras el sector da sus primeros pasos en esta dirección, se prepara para una transformación digital absoluta.

El sector hídrico conoce desde hace tiempo las ventajas que pueden aportar los datos y, de hecho, lleva algún tiempo empleando sensores y sistemas de control de supervisión y adquisición de datos (SCADA, por sus iniciales en inglés) para visualizar los elementos bajo tierra y monitorizar el funcionamiento de los conductos y de las estaciones de tratamiento. No obstante, sin todo un ecosistema interconectado, esta tecnología funciona de manera inconexa y discontinua, por lo que el avance del sector hacia un mantenimiento totalmente digitalizado ha sido lento.

Con la irrupción de la pandemia de COVID-19, muchos sistemas hídricos experimentaron un gran cambio en su funcionamiento cotidiano. Los profesionales necesitaban conectarse unos con otros y contar con sistemas más robustos para controlar el funcionamiento de las instalaciones. Fue un gran catalizador de cambio. En la actualidad, el sector se encuentra inmerso en un proceso de mejora gracias a la transformación digital y a las nuevas herramientas informáticas. El 55 % de las empresas estadounidenses del sector afirma que su principal objetivo (PDF, p. 14) respecto a la tecnología es utilizarla para monitorizar sus activos y analizar los datos, lo que deja claro que el futuro del sector pasa por la gestión sostenible del agua.

A continuación se exponen tres maneras en que la tecnología está cambiando la gestión del agua al tiempo que contribuye a su resiliencia.

1. Gemelos digitales

Los gemelos digitales son ya viejos conocidos en los sectores de la fabricación y la construcción. En la actualidad, el sector hídrico está descubriendo que los gemelos digitales permiten visualizar y monitorizar el rendimiento de sistemas enterrados completos. En cuanto a la gestión hídrica, los gemelos digitales son réplicas virtuales de instalaciones físicas (redes de infraestructuras) alimentadas por datos reales que se actualizan automáticamente. En efecto, recopilan todos los datos disponibles de los SCADA, sensores de internet de las cosas (IoT) y medidores, así como información sobre cuándo se instaló un conducto y de qué material es, por ejemplo. El modelo puede rastrear datos históricos y de funcionamiento en tiempo real para elaborar informes sobre el sistema.

Cuando los sensores alertan de fluctuaciones en la presión o de un cambio de las condiciones, los gemelos digitales identifican rápidamente una fuga o cualquier otro fallo. También informan del volumen de agua y de sus niveles de pH en los depósitos. Pueden notificar a los clientes inmediatamente una fuga para minimizar la interrupción del servicio y permiten a los operadores acceder con facilidad al modelo para monitorizar el rendimiento a cada instante. Además, los gemelos digitales fomentan la mejora continua de las instalaciones, ya que detectan puntos débiles y se anticipan a los problemas para evitar fallos catastróficos.

Los gemelos digitales se están haciendo imprescindibles en la gestión hídrica actual. Incluso en el ejemplo de Jackson, donde el sistema llevaba años afectado por fugas constantes, los ingenieros han mapeado digitalmente los más de 250 kilómetros cuadrados de infraestructuras hidráulicas urbanas y han creado un modelo virtual con datos en tiempo real para monitorizar el caudal y la presión, garantizar la continuidad del servicio y mejorar la calidad del agua para los 150 000 residentes de la ciudad.

2. Colaboración en la nube

El camino hacia la transformación digital no se reduce a comprar un programa informático o a actualizar un sistema único. También hay que interconectar las herramientas, los equipos y los trabajadores adecuados para llevar a cabo la transición y aprovechar al máximo la tecnología. Y para todo ello es imprescindible trabajar en un entorno basado en la nube.

Las ventajas de la nube son de sobra conocidas. Se estima que en 2025 el 95 % del trabajo tendrá lugar en la nube. Los profesionales del sector hídrico todavía tienen que estrujar todo el potencial de este ecosistema abierto, pero las cosas ya empiezan a moverse. Las redes de distribución de agua son sistemas complejos. La nube descentraliza todo y a todos, lo que posibilita la colaboración en tiempo real. Los gemelos digitales y sus preciados datos tomarán forma en la nube, y esta información estará concentrada en un único lugar. Esto implica que la persona adecuada en el momento adecuado podrá acceder a toda la información que necesite para planificar, diseñar, manejar y mantener todo el conjunto. La fragmentación de los sistemas de gestión hídrica tradicionales es cosa del pasado.

Disponer de la imagen completa en la nube elimina las duplicidades y reduce la necesidad de reelaborar el trabajo. Los datos se relacionan entre sí en la nube, por lo que las simulaciones son más rápidas. Esto supone una gran ventaja a la hora de mejorar el funcionamiento y la gestión de las instalaciones hidráulicas.

3. Inteligencia artificial

La inteligencia artificial (IA) está por todas partes, y el agua no es una excepción. Antes de los dispositivos tecnológicos, las fugas no se detectaban hasta que el agua ascendía a la superficie del suelo. Con la IA, el sistema puede predecirlas antes de que ocurran y reducir drásticamente la cantidad de agua desperdiciada durante todo su ciclo de vida. Gracias a la IA y el aprendizaje automático, las organizaciones pueden simular escenarios, una herramienta revolucionaria en un planeta que cada poco tiempo experimenta desastres climáticos sin precedentes.

La IA puede corregir la ineficiencia de la gestión tradicional de los recursos hídricos. Por poner un ejemplo: la agricultura emplea el 70 % del agua a nivel mundial, pero podríamos estar desperdiciando hasta el 60 % de ella. Las “granjas inteligentes” alimentadas por IA utilizan sensores de luz e irrigación, imágenes satelitales y previsiones meteorológicas para determinar las necesidades de riego.

En la gestión hídrica, la IA tiene mucho que aportar:

• monitorizar los niveles y predecir picos de caudal para ajustar el volumen almacenado;
• aportar datos al mantenimiento predictivo para reducir los cortes de suministro imprevistos;
• identificar patrones y detectar tendencias para redefinir constantemente las evaluaciones de riesgo y determinar cuándo podría producirse un problema o una interrupción del servicio;
• optimizar los tratamientos químicos del agua según sea necesario;
• utilizar el aprendizaje automático para optimizar el rendimiento de las infraestructuras y las instalaciones;
• ajustar los periodos de funcionamiento de las bombas para una mayor eficiencia energética.

La IA está llamada a convertirse en una potente herramienta en el futuro de la gestión hídrica por su capacidad para fomentar el ahorro y la sostenibilidad.

5 ventajas de la tecnología en la planificación y gestión hídricas

Durante mucho tiempo, el funcionamiento de todo lo relacionado con el agua parecía estancado en procesos tradicionales mientras otros sectores se lanzaban de lleno a la transformación digital. Sin embargo, la tecnología puede ser un verdadero revulsivo para la gestión hídrica si recurre a las herramientas alimentadas por datos para crear unos ciclos del agua más sostenibles y con un funcionamiento más eficiente. Estas son algunas de las principales ventajas:

1. La simulación y el modelado como herramientas de prevención

Con el modelado hidráulico, los ingenieros pueden incorporar toda la información relevante sobre un sistema hídrico para crear una versión digital, ya se trate del diseño de un nuevo proyecto o de una red existente. Hasta hace poco, este trabajo se hacía en hojas de cálculo, que eran estáticas, poco prácticas a la hora de compartirlas e ineficientes. Visualmente, modelar un sistema hídrico permite hacer simulaciones (PDF, p. 10) que muestran cómo responderá un sistema frente a distintos escenarios, de modo que los ingenieros detecten los puntos débiles y sepan dónde y cuándo deben acometerse mejoras en las infraestructuras para prevenir los problemas. También los ayuda en la fase de planificación y diseño, ya que pueden identificar errores antes de iniciar la construcción. Todo esto genera un nivel de prevención que puede evitar que los núcleos de población se vean afectados por inundaciones y catástrofes.

2. Información práctica en tiempo real para mejorar la eficiencia

Podría decirse que los gemelos digitales cobran vida gracias a los sensores de IoT que proporcionan datos en tiempo real sobre las condiciones y el funcionamiento de los sistemas hídricos. Registran factores como la calidad del agua, el volumen almacenado, la presión y el rendimiento. Tradicionalmente, detectar una fuga y encontrar su origen exigía localizarla visualmente a partir del punto donde el agua salía a la superficie. Durante las pesquisas debía interrumpirse el servicio y se desperdiciaba mucha agua (en ocasiones, miles de metros cúbicos). Al disponer de los datos en tiempo real, los operadores pueden identificar los problemas rápidamente y resolverlos con mayor eficiencia.

3. Mayor control de las instalaciones

Buena parte del ciclo del agua tiene lugar bajo la superficie, en conductos y depósitos, de modo que los problemas suelen detectarse cuando el agua llega (o, más bien, lo contrario) a su destino. Los profesionales de la gestión hídrica pueden emplear modelos con datos reales para comprobar con precisión cómo funciona cada elemento y utilizar sensores equipados con SIG para determinar la ubicación exacta del problema. Esto ayuda mucho a los equipos a comprender mejor las mediciones de rendimiento y a planificar futuras mejoras. También pueden elaborar presupuestos ajustados y solicitar fondos para mejorar los sistemas, respaldados por los datos que justifican esas intervenciones fundamentales.

4. Apoyo a infraestructuras existentes

Sustituir todos los conductos, estaciones y sistemas hídricos existentes con otros más modernos y digitalizados podría ser poco realista. Para saber las condiciones reales, los operadores suelen introducir cámaras en los conductos, pero también se pueden crear modelos hidráulicos en la nube a partir de los sistemas existentes que proporcionen datos en tiempo real para optimizar las labores. Una vez que el modelo con sensores y SIG está en marcha, los operadores pueden referenciar un diagrama de todo el sistema y empezar a recopilar datos, incluso en circuitos pequeños, para saber qué está pasando. Crear un duplicado digital puede dar prioridad a zonas que necesiten reparaciones y actualizaciones. Aunque equipar el sistema completo con sensores resulta prohibitivo, colocar unos pocos en los lugares correctos puede proporcionar una información muy valiosa.

5. Sostenibilidad y gestión hídrica inteligente

El agua y la sostenibilidad están íntimamente vinculadas. Desde el consumo de agua a la gestión de inundaciones o de las aguas residuales, el gran legado de la tecnología será su aportación a la sostenibilidad. La gestión del abastecimiento y saneamiento de agua supone el 2 % de la energía total consumida en Estados Unidos y emite 45 millones de toneladas al año de gases de efecto invernadero. La gestión hídrica inteligente con modelos digitales reduce la energía empleada para calentar, tratar, bombear y trasladar el agua (y optimiza los niveles de potencia en función de las necesidades) para gestionar los recursos hídricos con mayor sostenibilidad. En Nueva Zelanda, la empresa de gestión Wellington Water trabaja con Stantec, que utiliza Info360 Insight, de Autodesk, para controlar el rendimiento de las bombas y ajustar los tiempos de bombeo según la demanda, lo que ha supuesto un ahorro en electricidad del 20 % y ha incrementado la vida útil de las instalaciones.

5 ejemplos de gestión hídrica digital

El sector hídrico ha empezado a acelerar la transformación digital para mejorar la gestión práctica del agua. Estos son algunos ejemplos de gestión hídrica digital y las ventajas que confiere la gestión sostenible de los recursos hídricos:

1. La rápida renovación del sistema hídrico de Toledo

Cuando una proliferación de algas nocivas invadió el lago Erie en agosto de 2014, medio millón de residentes de Toledo, Ohio, tuvieron que cerrar los grifos durante días. Con 80 años de antigüedad, la estación de tratamiento había superado su capacidad y no podía potabilizar el suministro de agua contaminada.

La ciudad contrató a la empresa de ingeniería Arcadis para actualizar las infraestructuras existentes y construir dos nuevas balsas de tratamiento. Mediante escaneo 3D de las instalaciones, Arcadis creó un modelo digital del sistema. La empresa, que cuenta con equipos expertos de diferentes disciplinas (arquitectura, estructuras e instalaciones de climatización, eléctricas y mecánicas), se valió de modelos BIM para colaborar en la nube, y esto les permitió ahorrar unas 1000 horas de diseño al reducir los tiempos de transferencia de archivos en un 80 %. Con el fin del proyecto, Arcadis entregará el modelo BIM al equipo encargado de las instalaciones hidráulicas de Toledo para ayudarlo a detectar problemas con rapidez y mantener la resiliencia del sistema.

2. De antiguas rutas comerciales a canales inteligentes

Construido en 1790, el canal de Forth and Clyde, de Glasgow, fue en su tiempo una ruta comercial muy frecuentada. En la década de 1960, los canales quedaron en desuso y fueron deteriorándose. La agencia gubernamental Scottish Canals, actualmente a cargo de estas antiguas vías navegables, intentó revitalizarla a principios de los años 2000, pero, a causa del cambio climático y del creciente volumen de las precipitaciones, los canales se desbordaban con frecuencia.

El equipo empezó modernizando la gestión. Crearon un gemelo digital del canal con acceso a datos en tiempo real mediante sensores y la capacidad de analizar la previsión de lluvias para abrir o cerrar las compuertas y ajustar el volumen de agua del canal. En la actualidad, con una mejor gestión, el canal se ha convertido en un refugio de la vida silvestre y en un destino recreativo para aficionados al kayak y al paddleboard, que disfrutan navegando por sus aguas.

3. Un verdadero Renacimiento en la gestión del agua

Florencia está empapada en historia y cultura. Pero, en 1966, una inundación y 600 000 toneladas de lodo, escombros, y aguas residuales arrasaron la ciudad y se llevaron cien vidas, además de arruinar muchas antigüedades.

Más de medio siglo después, el ingeniero hidráulico Paolo Tamagnone utilizó Infoworks ICM, de Autodesk, para crear un modelo con el que mapear el río Arno desde su nacedero hasta la ciudad y detectar áreas proclives a inundarse. Modeló los sistemas de abastecimiento y saneamiento de aguas, así como los edificios de la ciudad, y ejecutó simulaciones para predecir lo que podría ocurrir por encima y debajo del nivel del suelo en diversos escenarios de inundación. Los mapas detallados revelaron las áreas más vulnerables, lo que ha permitido crear un plan de emergencias mucho más efectivo.

4. Modelos digitales para una respuesta más rápida

En enero de 2018, falló un medidor general en Livonia, Míchigan, lo que causó múltiples roturas en la red principal de abastecimiento. Las autoridades publicaron un aviso para hervir el agua de boca y cerraron una de las principales arterias de circulación por las inundaciones. Livonia cuenta con 780 kilómetros de canalizaciones construidas en la década de 1920. Sus procesos de gestión hídrica se hacían en papel y toda la documentación se guardaba en archivadores. La ciudad solicitó los servicios de OHM Advisors, una empresa de arquitectura, ingeniería y planificación, quienes elaboraron con InfowaterPro, de Autodesk, unos modelos hidráulicos basados en SIG con los que simular más de 40 escenarios de incidencias planeadas y no planeadas. Ahora toda la información se almacena en un cuadro de mandos digital interactivo accesible para todas las partes implicadas. El abandono de procesos arcaicos condujo a la creación de un plan de emergencias informatizado.

5. El reto olímpico de Brasil

Poco después de ser designada sede olímpica para 2016, Río de Janeiro hubo de hacer frente a la tarea de separar el saneamiento de pluviales del de fecales, que desembocaban directamente en el océano y los ríos próximos mediante una antigua red unitaria construida en la década de 1850. Solo en la bahía de Guanabara se vertían al agua 8200 litros por segundo. Los ingenieros empezaron a levantar un mapa de las instalaciones subterráneas con Civil 3D, de Autodesk. A continuación, crearon un modelo más moderno de la centenaria red con BIM, lo que redujo las discordancias, ahorró 14 millones de euros y allanó el camino para que los competidores olímpicos y los residentes de Río de Janeiro pudieran disfrutar de un entorno más limpio y seguro.

El futuro de la gestión hídrica

En Estados Unidos la gestión hídrica está descentralizada, pero todo el sector se enfrenta a los mismos desafíos. Es previsible que la demanda de agua en todo el planeta se incremente entre un 20 % y un 50 % hasta 2050, lo que supondrá un estrés añadido a los menguantes recursos. A medida que los datos van revelando información sobre la gravísima situación mundial, se hace perentoria la colaboración a lo largo y ancho del sector para lograr los objetivos colectivos y garantizar la resiliencia de los sistemas e infraestructuras hidráulicos. Pero estas soluciones dependen de un futuro digitalizado de la gestión.

Mayor inversión gubernamental en infraestructuras hidráulicas

La pandemia supuso una llamada de atención a los Gobiernos para que vuelvan a invertir en el agua. De repente, el suministro no era un problema solo de infraestructuras o de escasez de agua, sino también de apremiante salud pública.

Por ahora, en Estados Unidos este renovado compromiso empieza con buen pie:

• El Departamento del Interior está dispuesto a destinar 580 millones de dólares a reparar las infraestructuras hidráulicas del oeste del país.
• En 2021, la Ley Bipartidista de Infraestructura de Estados Unidos asignó 50 000 millones para mejorar los sistemas e infraestructuras hidráulicas.
• Durante los últimos años, 80 ciudades de todo el país han invertido 9500 millones en sus infraestructuras y recursos hídricos municipales.

Invertir en infraestructuras no significa reconstruirlo todo tal como siempre se ha hecho. Las infraestructuras hidráulicas necesitan rediseñarse de acuerdo con criterios de resiliencia.

En Richmond, California, la empresa de servicios públicos West County Wastewater (WCW) está actualizando su planta de depuración y reduciendo su huella de carbono en el proceso. WCW opera con 400 kilómetros de conductos propios, además de 17 estaciones de bombeo, casi 10 kilómetros de colectores principales en carga y una estación depuradora de aguas residuales con recuperación de recursos por la que pasan más de 47 000 metros cúbicos al día.

Cuando se complete el proyecto, denominado Clean & Green, las mejoras y actualizaciones de los procesos ahorrarán 83 millones de dólares durante toda la vida útil de la estación y reducirán las emisiones de gases de efecto invernadero en un 93 %. En lugar de producir lodos que acaban en vertederos, la planta producirá biosólidos de clase A destinados a la agricultura. Por último, la renovación producirá energía a partir de los procesos de digestión de los fangos y un nuevo sistema de cogeneración que alimentará casi el 100 % del funcionamiento de West County Wastewater.

Según explica Keith Reynolds jr., responsable de proyecto sénior de WCW, el proyecto Clean & Green es un ejemplo muy ambicioso del compromiso de una empresa de servicios con el entorno y los contribuyentes. También sostiene que el proyecto demostrará ser un modelo energético eficiente y que ha permitido a WCW crear un programa de prácticas para formar a los futuros profesionales del sector hídrico.

Gestión hídrica mediante IA

Conforme sigue creciendo la demanda de abastecimiento de agua, más empresas de servicios irán adoptando tecnologías hídricas inteligentes para optimizar cada componente del ciclo del agua y de la gestión de las instalaciones. Ya está todo en marcha para invertir 6300 millones de dólares en IA para 2030. Mediante la IA y el aprendizaje automático, es posible garantizar la calidad, reducir las fugas y las pérdidas de agua, además de optimizar el consumo energético. El sector hídrico tiene claras las consecuencias de no usar la tecnología, pero las tornas ya han cambiado. La IA dará paso a un sector que, gracias a los datos, será más sostenible y eficiente.

Pongamos otro ejemplo: ubicada en el este de Inglaterra, la empresa Anglian Water lleva un par de años utilizando tecnología basada en inteligencia artificial (PDF, p. 29) como uno de los pilares de su estrategia hídrica. En su estación de tratamiento de Wing Water Treatment Works, Anglian Water utilizó diversos productos de Autodesk para estaciones hídricas para construir 30 modelos de gestión hídrica que analizan millones de datos provenientes de sistemas de alimentación de datos en directo. Estos modelos siguen aprendiendo, prediciendo y respondiendo continuamente a los problemas que surgen en el sistema, lo que ayuda al personal encargado de su funcionamiento a monitorizar y reducir al mínimo los costos energéticos y químicos en todo el sistema. Este proyecto ha ayudado a la empresa a ahorrar 150 000 libras (unos 175 000 euros).

Una plantilla fortalecida

Si el sector de la gestión hídrica continúa adoptando tecnología para el diseño y funcionamiento de sus sistemas, ganará atractivo para los profesionales mejor preparados. En la próxima generación se encuentran nativos digitales que quieren trabajar con datos y tecnología. A medida que las máquinas y los robots vayan asumiendo las tareas mecánicas, la transición ofrecerá más oportunidades de formación en nuevas competencias a la plantilla existente para que alcancen el avanzado nivel de operatividad que requieren estos sistemas optimizados.

La gestión hídrica sostenible es una de las cuestiones más apremiantes del planeta y, sin duda alguna, los datos son la solución que el sector necesita para gestionar mejor este inestimable recurso. Si establecemos un objetivo colectivo para impulsar al sector hacia un futuro digital, todos y cada uno de nosotros podremos cumplir con nuestra responsabilidad de garantizar la resiliencia del agua para las próximas generaciones.