El cambio climático y la pandemia de la COVID-19 están generando un escenario de evolución constante que ha hecho necesario actualizar muchos de los modelos tradicionales en los que se basaba la gestión del agua. En este contexto, la inteligencia artificial y las tecnologías de datos se han convertido en herramientas clave para reducir incertidumbres y facilitar la toma de decisiones en un entorno complejo y altamente dinámico.

Así, la experiencia acumulada por los profesionales del grupo Agbar y la disponibilidad de grandes volúmenes de datos en los múltiples sistemas del ciclo del agua proporcionan el contexto perfecto para desarrollar y validar soluciones de Inteligencia Artificial, como las basadas en Computer Vision o visión por computador.

“La imagen es un dato muy potente que nos da mucha información, no es un O o un 1. Lo que ves te muestra algo que estás buscando, los detalles, el contexto, qué ocurre, dónde… muchas variables que ayudan a tomar decisiones. La visión por computador, enseñar a un programa de ordenador a que sea capar de imitar al ojo humano, es una de las líneas de trabajo históricas de la Inteligencia Artificial, con muchísimas aplicaciones. En los últimos años, una serie de avances tecnológicos, encabezados por la explosión del Depp Learning, han permitido que la visión por computador evolucione a una velocidad casi exponencial. Gracias a este salto, hemos pasado de resolver problemas simples con gran esfuerzo a implementar soluciones a necesidades mucho más complejas de una manera asequible”, comenta Rafael Giménez, responsable del equipo digital de Cetaqua.

Agbar dispone de un ecosistema de innovación sólido y disruptivo que permite generar estas nuevas soluciones alrededor de la Computer Vision aplicadas a la gestión del agua urbana. La compañía, a través de su centro tecnológico Cetaqua, accede al conocimiento experto para generar los algoritmos y coordinar los proyectos de I+D+i vinculados a esta manera digital de “ver”. Aquatec, parte también del grupo Agbar, se convierte en integrador de estas soluciones. Por último, las empresas gestoras del ciclo del agua que pertenecen al grupo Agbar ofrecen el lugar perfecto para poder hacer las pruebas de concepto. Se trata de un trabajo colaborativo que va desde la idea hasta la implantación a gran escala.

En este contexto, el equipo digital de Cetaqua trabaja intensamente en el desarrollo de sistemas de Computer Vision que, a partir de imágenes de cámaras y de satélites, permiten monitorizar de manera inteligente los procesos del ciclo del agua y entornos naturales abiertos como las aguas costeras. Los pilotos desarrollados suponen casos de éxito que mejoran claramente la eficiencia de las operaciones.

En la EDAR de Montcada, gestionada por Aigües de Barcelona, se ha adaptado un innovador sistema para realizar un piloto. Mediante dicho sistema, se busca reducir significativamente el tiempo de detección y mitigación de los episodios de espumas y, por tanto, mejorar la calidad del agua que se vierte al río.  Este sistema informaría a los operarios de la planta para que puedan tomar medidas en tiempo real, además de ahorrar en reactivos y antiespumantes.

Adicionalmente, en la ETAP Sant Joan Despí, gestionada también por Aigües de Barcelona, se está realizando un piloto para la detección de algas. Gracias al sistema de Computer Vision se podrá realizar una operación más eficiente y ajustar la concentración de químicos en función de la concentración de entrada de algas.

En Galicia, en el proyecto EDAR 360 liderado por Viaqua, Cetaqua realizará pilotos centrados en monitorizar diversos procesos (control de vertidos en entrada, calidad de los escurridos de fangos, calidad del efluente) en tres plantas de depuración en Galicia: la EDAR de Aríns (Santiago de Compostela), la de Pontevedra y la de Ourense. La particularidad de este proyecto radica en su escalabilidad y alta capacidad de interconexión, lo que permitirá su fácil aplicación en otras plantas una vez validados los pilotos.

Otra aplicación interesante se ha desarrollado en el proyecto iON WIPES, centrado en la detección de acumulaciones de residuos sólidos flotantes (y especialmente toallitas) en los bombeos de la red de saneamiento. Cetaqua ha desarrollado para este proyecto un módulo de visión por computador que analiza la superficie de agua del bombeo, cuantifica el porcentaje de sólido de esa superficie y genera alertas de acuerdo con un conjunto de reglas definidas por los operadores. El proyecto ha sido impulsado por HIDRALIA en colaboración con la empresa pública AXARAGUA, y se ha validado con un piloto en Rincón de la Victoria (Málaga).

«A día de hoy donde está teniendo más impacto la visión por computador es en saneamiento, un ámbito donde hay mucha necesidad de digitalización y donde es difícil la colocación de sensores físicos que se estropean por las condiciones del agua. En cambio, una cámara es un aparato que fuera del agua nos puede dar muchos datos de lo que está ocurriendo en las plantas y a un coste muy bajo. Estamos desarrollando aplicaciones para todo el ciclo del agua y seguirán creciendo», señala Giménez.

Colaboración entre centros punteros

De cara a aumentar el alcance e impacto de los desarrollos realizados, es fundamental trabajar en colaboración con otros centros expertos en inteligencia artificial. Estas colaboraciones facilitan que el desarrollo tecnológico pueda ir en paralelo a los métodos de control y actuación tradicionales para poder establecer las mejores fórmulas algorítmicas que, procesadas y “traducidas”, faciliten y anticipen al personal de operaciones la toma de decisiones sobre el terreno.

En este marco, Cetaqua, la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC), el Centro Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y el Computer Vision Center (CVC) han firmado un acuerdo de colaboración para la investigación y el desarrollo conjunto de proyectos centrados en la aplicación de esta tecnología a la gestión del agua y al medioambiente.

La colaboración entre CVC en el campo de la Computer Vision y la experiencia de Cetaqua en el desarrollo de tecnologías y soluciones para alcanzar un ciclo del agua más sostenible, eficiente y seguro, permite establecer sinergias, poder ampliar el ecosistema de innovación y favorecer la transferencia tecnológica para ofrecer un valor añadido al sector del agua, al medio ambiente y a la sociedad en general.

Rafael Giménez valora muy positivamente esta colaboración con el CVC en la que «todos aprendemos de todos. Nos ayudan a conectarnos con el estado del arte en inteligencia artificial, acelerar las curvas de aprendizaje más complejas, interiorizar el conocimiento y al mismo tiempo desarrollar aplicaciones para el mundo del agua que no existían. Es una innovación abierta en las que expertos punteros nos facilitan la base científica y nosotros desarrollamos una aplicación nueva».

Según el responsable del equipo digital del Cetaqua, «para ellos, nosotros representamos el mundo real, les damos problemas reales, datos e imágenes  para entrenar algoritmos y, evidentemente, una pieza clave e insustituible como es el conocimiento experto acumulado por nuestro personal. Les ofrecemos la capacidad de validarlos y aplicar la tecnología. Trabajando juntos se completa muy bien el ciclo desde la pura investigación hasta la transferencia y la resolución de problemas reales«.

Las tecnologías digitales de última generación ya están transformando la gestión del agua. Y adquirir, procesar y analizar correctamente grandes volúmenes de datos seguirán abriendo puertas, sin duda, a nuevas respuestas para los retos hídricos, haciendo que los procesos productivos y medioambientales sean cada vez más eficientes y sostenibles.