Los sistemas hídricos de todo el mundo están sometidos a tensión. Cada año, las antiguas tuberías envejecen más mientras que la población crece y se construyen más edificios. En Estados Unidos, se pierden billones de galones de agua potable por fugas y roturas, y la posible factura de reparación es asombrosa: 625 000 millones de dólares en los próximos 20 años solo para arreglar las maltrechas redes de agua de Estados Unidos.
El cambio climático no hará más que empeorar el problema, ya que el acceso al agua potable se ha convertido en un problema mundial urgente. Este año, los grifos se han secado en Johannesburgo, mientras que Ciudad de México está perdiendo hasta el 40 % de su agua debido a las decrépitas tuberías principales y conexiones de servicio.
Pero hay una luz de esperanza: las empresas de diseño y fabricación de todo el mundo están respondiendo a graves problemas medioambientales haciendo de la sustentabilidad una prioridad. Según el informe State of Design & Make de 2024 (inglés) de Autodesk, el 97 % de las empresas de todos los sectores están tomando medidas para mejorar la sustentabilidad. Recurren a la tecnología para cumplir sus objetivos medioambientales y crean oportunidades para desarrollar soluciones innovadoras y generar nuevos negocios.
La startup francesa ACWA Robotics es una de ellas. Aborda los desafíos críticos que enfrenta la industria del agua mediante el desarrollo de soluciones robóticas que navegan a través de sistemas de tuberías para recopilar datos para una gestión más eficiente del agua.
El robot submarino autónomo de ACWA espera la carga en un entorno de prueba que simula las condiciones dentro de una tubería del sistema de agua. Imagen cortesía de ACWA Robotics.
"ACWA son las siglas en inglés de Aparato Autónomo de Agua Limpia", dice Jean-François Guiderdoni, director general de ACWA Robotics. "En todo el mundo, 40 millones de kilómetros de tuberías llevan agua potable a edificios, casas y empresas. Perdemos en promedio entre el 20 % y el 40 % del agua transportada por esta columna vertebral de distribución de agua. Es una cantidad enorme y tiene que ver con el estado de las tuberías".
Para mejorar la situación, las empresas de servicios públicos de agua deben renovar, reparar y reemplazar más tuberías para que pierdan menos agua. Pero, dice Guiderdoni, "debido a que toda esa infraestructura se instaló hace mucho tiempo y se enterró, no saben exactamente dónde y cuándo deben renovar".
Para proporcionar a los operadores de sistemas de agua la información que necesitan, ACWA Robotics ha sido pionera en el desarrollo de un robot modular articulado que puede navegar por kilómetros de tuberías por sí solo, sin interrumpir el suministro de agua. Gira y gira a medida que varios sensores capturan datos para identificar áreas débiles, ubicaciones de fugas y, en general, identificar posibles puntos problemáticos para ayudar a las empresas de servicios públicos a tomar medidas eficientes.
El robot navega bajo el agua a través de una tubería de agua, y captura datos sobre el estado de la tubería y los posibles puntos problemáticos. Imagen cortesía de ACWA Robotics.
El objetivo de los robots de tuberías inteligentes de la empresa es recopilar un conjunto completo de datos sobre el estado de la red de agua. "Nos ocupamos de las tuberías más grandes, lo que se llama los alimentadores o redes de alimentación", dice Guiderdoni. "Estas son las tuberías estratégicas que, cuando se rompen, pueden afectar a toda una ciudad o vecindario y generar pérdidas financieras masivas, lo que paraliza toda la actividad de una ciudad".
Los robots capturan métricas como el diámetro de la tubería, el espesor residual de la tubería en varios lugares y las áreas donde se está acumulando corrosión, y utilizan imágenes de alta definición y un conjunto completo de tecnologías de pruebas no destructivas (NDT). Más allá de las evaluaciones de las condiciones de funcionamiento, los robots de ACWA también podrían recopilar lecturas de la temperatura del agua, el pH, la velocidad del flujo y la turbidez donde los sensores fijos no pueden llegar, lo que ayuda a mejorar la calidad y el rendimiento del agua.
La ruta del robot a lo largo de la tubería se establece antes de que comience el recorrido. Los puntos están georreferenciados por longitud, latitud y elevación sobre el nivel del mar, y la empresa dice que podrá calibrar una ubicación con un margen de error de 40 cm. Una vez que el robot completa su misión, regresa a su punto de entrada o a un área de salida predefinida.
Una renderización del robot articulado muestra cómo se dobla para navegar a través de una tubería de agua. Imagen cortesía de ACWA Robotics.
Desde el principio, el desafío de ACWA ha sido diseñar una unidad lo suficientemente compacta y flexible como para navegar por las tuberías del sistema de agua, lo suficientemente pequeña como para permitir que el agua fluya sin interrupción, pero lo suficientemente grande como para transportar los sistemas a bordo necesarios para la recopilación de datos.
La empresa recurrió a Autodesk Fusion para dar vida a su robot, con un cuerpo principal de aluminio y ensamblado a partir de 250 piezas. Sus únicas piezas prefabricadas son motores, rodamientos de bolas, sellos de ejes, tuercas y pernos, y baterías. Todo lo demás está diseñado específicamente para el robot.
El grupo de diseño del robot se divide en dos equipos: uno para el diseño mecánico y otro para la electrónica. Fusion ayudó a ambos equipos a colaborar sin problemas y a crear cianotipos 2D y 3D, imágenes renderizadas en 3D y placas de circuitos, tarjetas electrónicas y piezas mecánicas personalizadas. Los equipos utilizan Fusion Simulation Extension (inglés) para realizar y recopilar análisis precisos de simulaciones térmicas y de tensión.
ACWA Robotics ha probado su robot autónomo en simulaciones de condiciones adversas que elevan la presión del agua hasta 250 PSI y aceleran el flujo hasta 1,5 m/s. Imagen cortesía de ACWA Robotics.
Los datos recopilados por los robots que recorren las tuberías se usan para algo más que la identificación de fugas: establecen una evaluación estructural de la tubería. "Podemos decirles a los clientes dónde hay mucha corrosión, juntas defectuosas o grietas en las tuberías de concreto", dice Guiderdoni, y agrega que esta información hace posible "intervenir antes de que ocurra una fuga".
La información de la evaluación estructural puede proporcionar "un conjunto de pistas que ayudarán a las empresas de servicios públicos a decidir dónde deben hacer una reparación, dónde no necesitan hacer nada o dónde deben renovar una tubería este año o tal vez en dos, tres, cuatro o cinco años", dice. "El objetivo final es dar a la empresa de servicios públicos una visión muy clara del estado de la tubería y de cómo gastar su dinero".
En futuras fases de desarrollo, los robots de ACWA adoptarán capacidades de inteligencia artificial (IA) para mejorar la forma en que recopilan datos. “La IA va a permitir a los robots adaptarse dinámicamente durante sus misiones", señala. "Por ejemplo, un robot podría tomar fotografías dentro de una tubería de agua y detectar una grieta. Si esa grieta tiene una cierta forma y una cierta longitud, el robot se detendría y la miraría más de cerca. Esta es solo una de las formas en que la IA puede ayudar de manera proactiva con el mantenimiento de las tuberías mientras recopila datos más precisos”.
Los trabajadores implementan una prueba piloto de un prototipo de robot con Aqua Publica, la empresa de agua en la ciudad natal de ACWA, Bastia, en la isla de Córcega. Imagen cortesía de ACWA Robotics.
Si bien la tecnología de ACWA Robotics sigue evolucionando, la contratación de talento calificado es una preocupación constante para la empresa, como lo es para muchas empresas en las industrias de diseño y fabricación (inglés). "Encontrar y conservar el talento es un desafío, especialmente para los ingenieros", dice Guiderdoni. "Es clave para nosotros encontrar a la persona adecuada".
Sin embargo, la misión principal de ACWA de abordar los problemas críticos de sustentabilidad le da a la empresa una ventaja a la hora de llegar a los nuevos empleados. Según el informe State of Design & Make, el 72 % de los líderes empresariales (inglés) consideran que la sustentabilidad es uno de los principales pilares del talento.
Guiderdoni afirma que los empleados jóvenes están motivados no solo por la compensación y el trabajo desafiante, sino también por la sensación de que están teniendo un impacto positivo en el mundo. “Hay una nueva generación de personas que quieren trabajar en la sustentabilidad y tener un impacto”, señala. “Las personas que se unen a nosotros se sienten desafiadas por la tecnología en su trabajo y al mismo tiempo ven el impacto de lo que hacen. Saben que no son solo un engranaje de la máquina”.
Los administradores de los sistemas de agua de hoy en día se enfrentan a una presión cada vez mayor para abordar los desafíos del despilfarro, la falta de conciencia e incluso la indolencia que hace que las decisiones sobre la inversión en infraestructura se desplacen en el futuro.
"En el agua, las cosas cambian lentamente", dice Guiderdoni. "Estamos llevando la nueva tecnología a un entorno bastante conservador, pero actualmente hay una tendencia de disrupción y cambio. En el pasado, una empresa de agua podría haber dicho: 'Bueno, siempre habrá alguna pérdida de agua. Si hay un problema, aumentaremos el precio'. Lo que están descubriendo ahora es que el precio ha alcanzado un umbral, ahora es más caro, por lo que están comenzando a conducir hacia el rendimiento".
—Jean-François Guiderdoni, director general, ACWA Robotics
La presión para actuar de una manera más respetuosa con el medio ambiente también está aumentando. Según el informe State of Design & Make , cuatro de cada cinco empresas están motivadas para adoptar medidas de sustentabilidad (inglés) por las demandas de los grupos de interés en todos los ámbitos. "Hay muchas fuentes de presión para ser más sustentables: hay presión mediática, presión corporativa, nuevas regulaciones e incentivos de la Comisión Europea o de los gobiernos", afirma Guiderdoni. "Tanto los gobiernos como las empresas se están dando cuenta de que la sustentabilidad tiene mucho potencial económico. En realidad, está creando valor y generando un círculo virtuoso.
A medida que los servicios de agua se enfrentan al aumento de la demanda intensificado por el cambio climático, es fundamental maximizar el valor de los recursos existentes, un principio fundamental de la sustentabilidad. Guiderdoni señala que las recientes disrupciones de la industria han incluido un aumento de nuevas tecnologías para encontrar fugas de manera inteligente y precisa en las tuberías de agua. "Lo que va a impulsar la siguiente fase es la gestión de activos. Eso significa actuar antes de que se rompan las tuberías", dice. "La gente se está dando cuenta ahora de que es necesario hacer algo rápido con el agua, y específicamente su infraestructura de distribución. Estoy emocionado de tener un impacto y demostrar que vamos a poder ayudar a las empresas de servicios públicos a realizar cambios en los próximos años".
Mark de Wolf es periodista independiente y un escritor galardonado especializado en artículos sobre tecnología. Nacido en Toronto. Hecho en Londres. Con sede en Zúrich. Ponte en contacto con él en markdewolf.com.
