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Un software permite controlar la presión del agua en las redes de distribución

Este sistema de inteligencia artificial, desarrollado gracias al programa de la FAPESP de apoyo a las pequeñas empresas, disminuyó las pérdidas del líquido por fugas en una zona del estado de Río de Janeiro

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo

Un software que ya se utiliza en Coca-Cola Femsa para disminuir el desperdicio de líquido en los envases de refrescos permitió reducir un 2% las pérdidas de agua por fugas -un porcentaje equivalente a 2,5 millones de metros cúbicos por año- en la distribución de una zona que abarca a siete municipios del estado de Río de Janeiro, en Brasil.

El desarrollo de este sistema, cuyo nombre es Leaf, estuvo a cargo de I.Systems, una empresa que cuenta con el apoyo del Programa de Investigación Innovadora en Pequeñas Empresas (PIPE) de la Fundación de Apoyo a la Investigación Científica del Estado de São Paulo - FAPESP. Y el mismo será puesto a prueba ahora para controlar la captación de agua de ríos que abastecen a la llamada Região dos Lagos de ese estado brasileño, que comprende a los municipios de Araruama, Armação dos Búzios, Arraial do Cabo, Cabo Frio, Iguaba Grande, São Pedro da Aldeia y Saquarema.

"En razón de los buenos resultados obtenidos con la aplicación del software en el control de la distribución de agua, surgió la oportunidad de expandir su uso a la captación y, de esa forma, abarcar todo el sistema de suministro de la Região dos Lagos", dijo Igor Santiago, presidente de I.Systems.

De acuerdo con Santiago, esta tecnología de control de diversas variables en una línea de producción basada en la lógica difusa o fuzzy (una rama de la inteligencia artificial), desarrollada por esta startup es utilizada en la actualidad por más de 35 empresas.

El ahorro de un 2% en la pérdida por fugas fue posible debido al control de la presión del agua mediante el empleo del software en las redes de distribución de la concesionaria Prolagos, responsable del servicio de saneamiento de la Região dos Lagos.

"Se considera que el control de la presión del agua en una red de distribución es uno de los puntos operativos más importantes en la distribución de agua. Mientras que una presión baja puede no ser suficiente para transportar el agua hasta los puntos más alejados y elevados de una ciudad, las altas presiones aumentan las pérdidas por fuga y pueden generar la rotura de las tuberías", explicó Santiago.

A los efectos de controlar la presión en los diversos puntos de una cañería, las redes de distribución utilizan bombas (boosters, en inglés), para orientar el flujo de agua con alta presión, y válvulas reductoras de presión (VRPs) con el objetivo de estabilizarla en los diversos puntos de la tubería. Sin embargo, con la tecnología actual no se logra observar en tiempo real y en forma integrada toda la red de distribución.

"La tecnología disponible hasta ahora básicamente permite detectar la presión del agua antes de la bomba o de la válvula, y decide qué deben hacer esos artefactos. Pero esto puede generar impactos más adelante, tales como falta de agua en los grifos o una elevación de presión que puede generar la rotura de caños", dijo Santiago.

Prolagos se encontraba en busca de una solución tendiente a controlar en forma automática e integrada las bombas y VRPs en sus redes de distribución, con el objetivo de reducir las pérdidas por fugas.

Al leer un artículo periodístico sobre los resultados obtenidos por Coca-Cola Femsa con la aplicación del software desarrollado por I.Systems, el presidente de la concesionaria entró en contacto con Santiago y sus socios.

El reportaje destacaba que mediante este sistema, Coca-Cola Femsa, con sede en el municipio de Jundiaí, en el estado de São Paulo, y la mayor embotelladora de la marca en Latinoamérica, redujo un 31% las pérdidas por variaciones de nivel del líquido inyectado y un 42% las pérdidas por burbujeo, aparte de lograr el control simultáneo de las válvulas de presión y de caudal. El resultado fue un ahorro de 500 mil litros de refrescos y de 100 mil botellas PET por año.

"El ejecutivo de la empresa imaginó que si esta tecnología fue capaz de regular el caudal de refrescos en botellas, teóricamente también podría controlar la presión del agua en la red de distribución de Prolagos", dijo Santiago.

"Nos consultó y nos preguntó qué nos parecía la aplicación del sistema con ese fin. Le contestamos que el mismo se orientaba más bien a la industria 4.0, mientras que esa nueva aplicación para controlar la presión del agua en una red de distribución estaría orientada hacia la smart city [la ciudad inteligente]", afirmó Santiago.

"Aceptamos el reto y decidimos realizar un diagnóstico inicial. Para ello remitimos un proyecto al PIPE y fuimos contemplados para la Etapa 2 directa del programa [de ejecución de la investigación]", detalló.

Por control remoto

La solución que la empresa desarrolló consistió en interconectar en el sistema de inteligencia artificial diversas informaciones: el día de la semana (si es o no un día hábil), el horario, la temperatura de la zona, la época del año (si es tiempo de vacaciones no) y el pronóstico de lluvias, entre otras, para ajustar automáticamente la presión del agua en la red de distribución.

Al observar este conjunto de informaciones, el sistema es capaz de adaptar la presión a las demandas instantáneas de agua y prever el suministro durante un lapso de hasta 72 horas.

"Mediante este conjunto de informaciones, el sistema de inteligencia artificial establece una proyección y le asigna una responsabilidad de presión de agua a cada bomba y a cada válvula de la red de distribución", dijo Santiago.

"Es como si todas las válvulas y las bombas que conforman la red pasasen a funcionar con una inteligencia única, en forma global e integrada y no individualmente. De este modo, se vuelve posible evitar que la operación en una válvula provoque efectos indeseables en otro punto de la red y optimizar la operación general, por ejemplo", afirmó.

Durante una semana se adecuó al sistema al perfil de suministro de la región y se optimizó automáticamente el control de presión. Esto redundó en una disminución del caudal promedio en ese período de un 5,8%, sin por ello perjudicar la provisión.

Ese control más eficiente que aportó el software también redundó en una reducción del 15% del caudal mínimo nocturno, lo que generó una consiguiente baja en los índices de pérdidas de la región.

"Le hemos presentado esta solución a otras concesionarias de servicios de saneamiento del estado de São Paulo y de otras regiones de Brasil, a los efectos de viabilizar su implementación en otros lugares", comentó Santiago.

Con todo, uno de los obstáculos que ha tenido que afrontar la empresa para lograr llevar esta solución a otras ciudades brasileñas reside en la limitación de infraestructura de las concesionarias de saneamiento. La mayoría carece del nivel de automatización suficiente como para lograr el control remoto de las válvulas.

"Diversas concesionarias aún tienen un sistema manual de control: es necesario enviar a un operador al lugar para alterar la apertura de una válvula. Eso inviabiliza la implementación de nuestro sistema", ponderó Santiago.

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Sobre la Fundación de Apoyo a la Investigación Científica del Estado de São Paulo (FAPESP)

La Fundación de Apoyo a la Investigación Científica del Estado de São Paulo (FAPESP), creada en 1962, se ubica entre los más importantes organismos de fomento de la ciencia y la tecnología de Brasil. La Fundación selecciona y brinda apoyo a proyectos de investigación que presentan científicos vinculados a instituciones de educación superior e investigación científica del estado de São Paulo en todas las áreas del conocimiento: ciencias, tecnología, ingeniería, artes y humanidades. La FAPESP también apoya investigaciones en áreas consideradas estratégicas en Brasil, mediante programas orientados a grandes temas, tales como biodiversidad, cambios climáticos y bioenergía. FAPESP: http://www.fapesp.br.

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