El cambio climático y la actual pandemia global están generando un escenario de cambio constante que ha puesto en entredicho 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. En definitiva, una solución que pone la tecnología al servicio de las personas.

La salud, la industria, la agricultura, el turismo o la automoción son algunos de los sectores donde la inteligencia artificial tiene más implantación, a día de hoy.

Sin embargo, hay un sector que habitualmente pasa desapercibido por la sociedad en el que la tecnología de procesamiento de datos es ya la gran palanca de transformación para la gestión de un servicio esencial: el agua urbana.

Rafael Giménez, responsable del equipo digital de Cetaqua, el Centro Tecnológico del Agua, que trabaja en la aplicación de la inteligencia artificial y las tecnologías de procesamiento de datos al ciclo del agua y la sostenibilidad, ve en esta herramienta la solución a las grandes incertidumbres que introduce el cambio climático y una oportunidad para poner la tecnología al servicio de las personas. En definitiva, el análisis del consumo de agua tiene un enorme potencial para convertirse en el gran sensor de la actividad de las personas.

En una entrevista para El Ágora, Giménez afirma que la inteligencia artificial y las tecnologías digitales de última generación están transformando por completo la gestión de los recursos naturales. Adquirir, procesar y analizar correctamente grandes volúmenes de datos nos permite encontrar nuevas respuestas para los retos del ciclo de agua y hacer que los procesos productivos y medioambientales sean más eficientes y sostenibles.

Giménez explica que España, desde el punto de vista tecnológico, parte de un buen posicionamiento de salida.

El ciclo del agua es un proceso complejo debido a su heterogeneidad. Sin embargo, se trata de un servicio esencial, con infraestructuras críticas y extremadamente dinámico, que ofrece un escenario único para obtener un elevado volumen de datos de calidad.

Con toda esta información en forma de datos que nos brinda el ciclo del agua, Giménez nos describe cómo utilizan, desde Cetaqua, la inteligencia artificial y las arquitecturas software de última generación para desarrollar servicios digitales que mejoran la toma de decisiones en múltiples entornos operativos: desde el control y la predicción de eventos que afectan a la calidad del agua, hasta la optimización de la eficiencia de las redes y del ciclo de vida de los activos.

Los eventos originados por el cambio climático o por el deterioro de las infraestructuras, que ya arrastran un desgaste de años y los sucesos intencionados pueden afectar a la gestión del ciclo urbano del agua. “Para minimizar los riesgos y optimizar la gestión de los activos, estamos desarrollando metodologías basadas en la inteligencia artificial que predicen, detectan y gestionan situaciones críticas, así como sistemas de planificación de inversiones en base a las prioridades determinadas, focalizadas en reducir los impactos futuros y proteger tanto a las personas como al medio ambiente ”, recalca el responsable de Agua 4.0 de Cetaqua.

«Es fundamental trabajar con métodos colaborativos»

En la aplicación de estos mecanismos de inteligencia artificial “no podemos ir solos”, señala Giménez. Es fundamental trabajar con métodos colaborativos donde el desarrollo tecnológico tiene que 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.

“Y eso nos obliga a trabajar con ciclos cortos, el equipo operativo nos plantea su necesidad y la vamos testando en paralelo con los métodos tradicionales. Es una herramienta complementaria que elimina incertidumbres e incorpora cambios más rápido que los tradicionales”, afirma Giménez, para añadir: “A partir de los resultados que obtenemos en los proyectos de investigación, ofrecemos a empresas y territorios servicios que permiten aplicarlos en instalaciones reales”.

Optimizar los recursos hídricos, mitigar las pérdidas o impulsar la gestión sostenible del agua son algunas de las aplicaciones que permiten la incorporación de la inteligencia artificial. Además, gracias a este tipo de tecnología, es posible mejorar la gestión del agua desde una perspectiva sostenible e inteligente.

Por ejemplo, este mismo año se ha instalado un sistema de telemetría, inteligencia artificial para detectar fugas y fraudes en una red de distribución de agua potable en un municipio, que consiste en un dispositivo no invasivo para una red que es capaz de medir caudales muy pequeños (desde 0,02 L/min), y permite detectar fugas procedentes incluso de un grifo mal cerrado.

De esta manera se puede incluso reparar la avería sin suspender el servicio de agua potable en la ciudad o hacerlo de forma “quirúrgica” para causar las menores molestias a los ciudadanos.

El big data y la inteligencia artificial se orientan a día de hoy hacia la automatización y el apoyo en la toma de decisiones, pero se puede ir más allá. Con el conocimiento que proporcionan los datos, se pueden planear estrategias y optimizar tareas, procesos y servicios.

Gracias a la conexión de los centros tecnológicos como Cetaqua con las empresas gestoras del grupo Agbar “se testean soluciones sobre sensores que facilitan datos de calidad, contrastamos y validamos esos sensores simulando condiciones reales y extremas en plataforma controlada y en campo”, explica el experto. «Es en este ámbito en el que los gemelos gigitales nos permiten simular el resultado de diferentes respuestas para agilizar y facilitar la toma de decisiones ante situaciones críticas», añade.

Todo el proceso transformador que acompaña al cambio climático, incluyendo los nuevos desarrollos normativos nos llevan a incorporar cada vez más parámetros de control y eso nos lleva a tratar de ir por delante de los cambios para incorporarlos a los sistemas de modelización, considera Giménez.

“Ojos digitales para sensorizar el ciclo hidrológico o la calidad de las masas de agua a partir de imágenes”

La visión por computador es uno de los ámbitos de la inteligencia artificial con mayor potencial de impacto en el mundo del agua. Los últimos avances en deep learning están creando un escenario completamente nuevo para la computer vision, también en la gestión del ciclo integral del agua y el medioambiente. Ahí contamos con el machine learning, que nos ayuda a la caracterización y la predicción de eventos relacionados con la calidad del agua y la operación de redes; aplicaciones de deep learning y visión por computador en el ciclo integral del agua y la gestión medioambiental y el procesamiento de imágenes de satélite y generación de indicadores medioambientales avanzados.

En este contexto, el equipo digital de Cetaqua trabaja intensivamente en el desarrollo de sistemas de visión por computador que, a partir de imágenes de cámaras y de satélites, permiten monitorizar de manera inteligente procesos del ciclo del agua y entornos naturales abiertos como las aguas costeras.

En la costa de Almería, concretamente en Roquetas de Mar, así como en Málaga, Cetaqua, en colaboración con las administraciones locales y la empresa gestora del agua, Hidralia, han utilizado la visión artificial o por ordenador, que permite desarrollar algoritmos a partir de imágenes.

Es decir, “implantamos una serie de cámaras en la playa que miran hacia la zona de mar y, de manera automática, cuando hay o no una presencia de natas o agregados, se activa el protocolo de muestreo”.

Con los resultados obtenidos de ambos estudios se ha logrado recuperar la confianza social en la calidad de las aguas y de los propios sistemas de saneamiento de Málaga y Roquetas, que son absolutamente inocuos para la salud de la costa.

Y no sólo esto, señala Giménez, la aplicación de la inteligencia artificial ayuda a detectar y anticipar cambios en los patrones climáticos, tomando como referencia las condiciones del suelo y del agua. Esto supone una gran oportunidad para poder predecir cómo será el clima en el futuro y poder mitigar sus efectos.

“En lugar de instalar sensores para cada parámetro que hay que medir, desarrollamos sensores basados en inteligencia artificial que flexibilizan y escalan la información que obtenemos. De esta manera, nos resulta más fácil adaptarnos a los cambios normativos como las inminentes directivas de calidad de las aguas para consumo o la de reutilización.

En definitiva comenta Giménez “la inteligencia artificial es para las personas y tiene la función de facilitar la actuación y la toma de decisiones de las personas que están en la fase operativa. Si tenemos en cuenta la dimensión social del agua, incluso la monitorización inteligente de los consumos a través de la telelectura, que será uno de nuestros grandes hitos, identificaremos personas en situación de vulnerabilidad para iniciar los procedimientos de acompañamiento y protección”.

Un ámbito de actuación muy amplio tal y como es el ciclo del agua. Tecnología al servicio de las personas y el agua como elemento central de la actividad de las personas, concluye Rafael Giménez.