Tendencias en gemelos digitales para 2022: transformando el mundo real a través del virtual

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Cuando se debate sobre el impacto de los gemelos digitales en el sector del agua, no todos los expertos lo hacen desde una visión compartida de dicha tecnología. Ahora bien, la definición quizás más aceptada es la que los describe como una copia virtual del sistema de distribución que simula su comportamiento.

Como representación de su comportamiento real, el gemelo digital nos ayuda a tomar mejores decisiones gracias a la visión holística que proporciona del sistema y su capacidad de simulación de escenarios reales y ficticios. De esta forma, las gestoras pueden analizar de antemano la respuesta de la red ante cualquier circunstancia de la operación, haya ocurrido o no en el pasado, para valorar distintos escenarios. Para ello, es imprescindible que esté representada tanto la física como la dinámica del sistema, es decir, que se aúne la representación virtual de los activos físicos con la simulación de su comportamiento en el entorno digital.

Una revolución reciente en el sector del agua

La filosofía Digital Twin (DT) ha sido utilizada desde la década de 1960 por la NASA debido a la necesidad de operar y mantener los sistemas de forma remota. En 2003, el concepto fue consolidado definitivamente por Dr. Michael Grieves, con el objetivo de optimizar la gestión del ciclo de vida completo de un producto en la industria.

Debido a su potencial, recientemente se ha trasladado a otros sectores como el de la gestión de infraestructuras, incluyendo las del sector del agua. De hecho, hoy podemos encontrar ya casos de aplicación en los sistemas de distribución de agua potable, donde el grado de sensorización en los últimos años facilita su implementación. También en el riego y en los sistemas de saneamiento y alcantarillado, que están experimentando un avance en este sentido.

Los gemelos digitales necesitan una gran cantidad de datos o información del sistema físico para funcionar. Esto es, el desarrollo de casos de uso y aplicaciones prácticas depende de la sensorización y de la información proporcionada por los sistemas digitales implementados, como SCADAs, GIS, CMMS… Hoy en día, muchas de las empresas cuentan con esta información, por lo que para ellas el siguiente reto es concentrarla, unificarla y estandarizarla en una única plataforma, que sirva de base para alimentar al gemelo digital con los datos del mundo real.

¿Por qué se está apostando por los gemelos digitales?

No es casualidad que el escenario de incertidumbre actual haya acelerado la adopción de esta tecnología. Algunos de los beneficios más interesantes de los gemelos digitales, y que han cobrado una especial relevancia en los últimos años, son los siguientes:

1. Resiliencia

El gemelo digital permite mejorar la capacidad de adaptación de forma rápida y segura a cualquier circunstancia, haya acontecido o no en el pasado. Esto incluye las emergencias, las alertas sanitarias y los episodios que pueden resultar derivados del cambio climático.

Al poder probar nuevas ideas y cambios de forma virtual, antes de tomar una decisión en el sistema real, se minimizan riesgos, tiempo y costes en su operación. Los gemelos digitales ayudan a anticipar problemas y determinar las medidas necesarias para evitar la aparición de contingencias o minimizar sus consecuencias. En definitiva, garantizan que, incluso en situaciones críticas y en sistemas de distribución complejos, el suministro de agua seguirá disponible 24/7.

2. Eficiencia

Los gemelos digitales ayudan a optimizar los sistemas en el presente y el futuro, tanto desde el punto de vista de la operación como de su planificación. Gracias a la visión holística que proporcionan, la toma de decisiones se realiza considerando el impacto que las mismas pueden tener en los distintos procesos que tienen lugar en el sistema.

Por ejemplo, se puede reducir el coste energético determinando los horarios de bombeo óptimos teniendo en cuenta el precio horario de la energía, al mismo tiempo que se mantienen bajo control todos los parámetros hidráulicos del sistema. Además, es posible reducir el consumo energético gracias a la operación más eficiente de los activos y la planificación del sistema, considerando aquel asociado al diseño de las nuevas infraestructuras.

Tendencias en gemelos digitales
3. Gestión orientada al ciudadano

Los ciudadanos del siglo XXI están demandando una mayor información y mejor servicio, al mismo tiempo que son una parte esencial de la gestión de los sistemas de distribución de agua. En este sentido, los gemelos digitales deben incorporar a los ciudadanos para ofrecerles información y adaptar la gestión del sistema de agua a sus necesidades. De este modo, por ejemplo se les puede informar con antelación de posibles afecciones en el suministro, ya sea por actuaciones planificadas en la red o por una emergencia. Además, se puede adaptar la operación del sistema teniendo en cuenta la existencia de usuarios críticos, como los hospitales, a fin de garantizar su abastecimiento ante cualquier situación.

Pero no solo eso: los retos a los que nos enfrentamos, como el incremento de la demanda por el crecimiento urbano o la escasez de agua, requieren de la colaboración de los gestores de los sistemas de distribución de agua, y del ciudadano como usuario final. Por ejemplo, el acceso de los usuarios a la información de su consumo detallado revertirá en una mejor actuación y concienciación ante políticas de uso responsable del recurso.

4. Sostenibilidad

Hay una apuesta clara por el nuevo concepto de ciudades sostenibles. Su objetivo es adaptarse al cambio climático a través de la planificación, la gestión óptima de las infraestructuras y la participación ciudadana. La tecnología aplicada a los sistemas de agua urbana permite operarlos de forma segura y eficiente, tratando de reducir el consumo del recurso hídrico y de energía. Además, favorecen la comunicación bidireccional entre las empresas gestoras y los ciudadanos, quienes ahora pueden ayudar a afrontar los nuevos retos y recibir información sobre cómo sus acciones contribuyen a mejorar la gestión de los recursos.

2022: el futuro ya está aquí

El interés por los gemelos digitales es creciente, y cada año se suman nuevos casos de éxito. Las gestoras más innovadoras a nivel internacional ya han introducido su implementación en sus planes estratégicos. Ya no es solo una idea deseable a futuro, sino que muchas utilities han puesto sobre el papel acciones concretas.

Esto va en línea con la apuesta por la transformación digital. Tras la digitalización de los procesos y la sensorización de las infraestructuras, el siguiente paso natural es la extracción del valor de todos esos datos. En este camino, el gemelo digital se presenta como una de las mejores herramientas, ya que integra toda la información para ofrecer una visión holística y transversal.

Su puesta en marcha debe incluir los siguientes componentes: una plataforma integradora de toda la información recogida de los activos y la infraestructura, modelos hidráulicos y analítica avanzada, y un sistema de visualización potente y adecuado a los usuarios. El gemelo digital va mucho más allá de la mera simulación de escenarios: el desarrollo de casos de uso, entendidos como la capacidad de resolver problemas y optimizar la operación diaria, es uno de sus principales elementos.

Para implementarlo con éxito, las gestoras deberán superar distintos retos en los próximos años, que incluso pueden actuar como barrera a su penetración. Por ejemplo, la insuficiente calidad de los datos y su ubicación en sistemas aislados difíciles de conectar, o la complejidad intrínseca a disponer de un modelo de simulación permanentemente actualizado y funcionando en tiempo real. Además, para que su puesta en marcha sea un éxito, la inversión debe ir acompañada de una organización y cultura innovadoras. Si hay algo implícito al gemelo digital, es una nueva forma de trabajar.

A nivel internacional, son cada vez más los grupos de trabajo que giran en torno a esta tecnología. En definitiva, durante el 2022, y los siguientes años, los gemelos digitales serán una de las herramientas más utilizadas en el sector del agua para hacer frente a los nuevos desafíos.

El informe Water Technology Trends 2022 de Idrica recoge un listado exhaustivo de todas las tendencias en tecnología del agua que esperamos ver en el sector, incluyendo las tendencias en gemelos digitales para 2022.

Pilar Conejos, Digital Twin Manager, Idrica

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