Cómo los gemelos digitales están transformando la gestión del agua

Las inundaciones son la forma más común de catástrofe natural en el mundo. Al mismo tiempo, los recursos hídricos del planeta se encuentran bajo presión debido a condiciones meteorológicas extremas — como lluvias torrenciales y sequías — y a una población creciente que demandará un 25% más de agua de aquí a 2050.

Casi la mitad de la población mundial se enfrenta a la escasez de agua y se prevé un 40% de escasez de agua dulce para 2030. Sin embargo, alrededor del 30% del agua potable se pierde en el proceso de distribución. Se necesitan urgentemente soluciones eficientes para la gestión del agua —en este contexto, los gemelos digitales pueden ser de gran ayuda.

Los gemelos digitales podrían contribuir a preservar el agua al posibilitar la creación de una corriente digital — un flujo continuo de datos e información en tiempo real para ayudar a redefinir la forma en que gestionamos los sistemas hídricos hoy.

Los gemelos digitales son representaciones virtuales de objetos o sistemas del mundo real que pueden someterse a distintos escenarios y condiciones virtuales. Su finalidad es facilitar la toma de decisiones estratégicas con base en datos precisos en tiempo real, sin necesidad de pruebas físicas costosas. Esto permite a las empresas obtener información valiosa sobre escenarios pasados, presentes y futuros.

Por ejemplo, un gemelo digital del río de una ciudad y de su entorno construido permitiría a las autoridades locales simular cambios en la temperatura, los niveles y los caudales del agua para comprender mejor los riesgos de inundación y desarrollar contramedidas para garantizar una gestión hídrica más eficiente y sostenible.

Pero los gemelos digitales no son solo una herramienta vital de respuesta ante catástrofes. Son un pilar tecnológico para ayudarnos a diseñar el suministro de agua del futuro.

La Compañía de Agua de Lushan, en China, está innovando con gemelos digitales que revitalizan un sistema de agua anticuado. Cada día, el sistema suministra 25 000 toneladas de agua a Guling, un pueblo de veraneo situado en el Parque Nacional del Monte Lu, declarado Patrimonio de la Humanidad por la Unesco.

Antes de la reforma, el sistema de Guling, construido en los años ochenta, no era suficiente para cumplir los estándares actuales de desarrollo y protección ambiental y preservar el paisaje para disfrute de las generaciones futuras.

Tras otras mejoras digitales, la Compañía de Agua de Lushan implantó un software de simulación para crear un gemelo digital de la red de abastecimiento. El gemelo digital analiza los niveles de eficiencia y estimula posibles optimizaciones en tiempo real antes de aplicarlas en el mundo real. Al identificar las mejoras digitalmente, la empresa maximiza el potencial de éxito al tiempo que minimiza los costos y las disrupciones operativas. Estas innovaciones reducen significativamente la pérdida de agua y contribuyen a la preservación ambiental de los paisajes emblemáticos de la región, salvaguardándolos para las generaciones futuras.

El éxito de la Compañía de Agua de Lushan ejemplifica cómo la tecnología de gemelos digitales puede mejorar la eficiencia a escala local. Sin embargo, con las tasas de urbanización aumentando vertiginosamente, la necesidad de soluciones escalables para la gestión hídrica es cada vez más urgente. Será necesaria la colaboración intersectorial para abordar problemas más amplios de gestión hídrica a nivel local y mundial.

La Technische Universität Berlin (TU) ha sido pionera en materia de colaboración al crear un gemelo digital de una estación de bombeo en sus instalaciones de pruebas Water 4.0. Las estaciones de bombeo, diseñadas para trasladar agua o residuos entre diferentes sitios, desempeñan un papel vital en el mantenimiento de los niveles de los canales y el suministro de agua, así como en la gestión de las aguas residuales y las inundaciones.

La estación de bombeo digital de TU reúne datos esenciales sobre el diseño, el funcionamiento y el mantenimiento de su homóloga física. Con la ayuda de sistemas parcialmente autónomos, el gemelo digital puede detectar problemas como atascos en las bombas y eliminarlos antes de que provoquen la obstrucción del flujo. Más que una simple planta de demostración, este gemelo digital se construye con base en una planta industrial a pequeña escala totalmente funcional y equipada con controles, sensores y actuadores avanzados. La universidad utiliza el gemelo digital como un entorno de pruebas (sandbox) virtual de innovación, donde cada día se desarrollan y prueban nuevos conceptos de optimización y soluciones escalables, ampliando los límites de la innovación en la gestión hídrica.

La Compañía de Água de Lushan y la bomba digital de TU Berlin demuestran el potencial transformador de los gemelos digitales en la gestión hídrica. Al reducir el tiempo de mantenimiento hasta en un 30% y los costos de mantenimiento hasta en un 25%, la tecnología de gemelos digitales puede tener un impacto significativo en la gestión del agua. La información obtenida por gemelos digitales puede tener un impacto aún mayor a gran escala.

La tecnología de gemelos digitales es una solución escalable e innovadora para garantizar un uso responsable, eficiente y sostenible del recurso más preciado del mundo, tanto a nivel local como global.

Ya se trate de gestionar el agua en las ciudades, ríos enteros o incluso océanos, esta corriente digital impulsará el futuro de la gestión del agua.

En un futuro próximo, las grandes ciudades podrían contar con gemelos digitales para supervisar y optimizar sus sistemas de distribución de agua. Esto no solo aumentaría su resiliencia, sino también su costo-eficiencia y sostenibilidad, asegurando un suministro de agua fiable para millones de personas.

Al proporcionar información digital y previsión para garantizar un uso eficiente, responsable y sostenible del agua, podemos adelantarnos al problema de la escasez y garantizar el acceso de todos a agua limpia.

Así, pues, los gemelos digitales pueden ayudarnos a garantizar que nuestro recurso más vital — el agua — permanezca protegido para las generaciones venideras.