La digitalización del ciclo del agua: una necesidad ineludible

Paloma Batanero, Business Development - Industry Advisor Hydraulic sector at Elliot Cloud

Elliot-Cloud
recurso hidrológico
La demanda global de agua en el mundo no para de crecer, debido al aumento de la población y al desarrollo industrial y social. En la última década se ha incrementado en más de un 22% y se prevé que, en esta década de 2020 a 2030, a pesar de todas las mejoras tecnológicas y de ahorro de agua aplicadas a los procesos industriales, experimentará una subida adicional de al menos un 15%.

Puede parecer un problema irresoluble para el ser humano, pero como en otros momentos de la historia, debemos hacer frente a este reto como se ha hecho desde el inicio de la humanidad: con tecnología, división del trabajo y cooperación. Y estamos en el momento adecuado para solucionarlo: mediante la digitalización del ciclo del agua. Por otro lado, el recurso hídrologico del planeta no aumenta, sino que es constante; además, del agua disponible, si no ponemos los medios para evitarlo, cada vez se halla más contaminada. En el mundo hay 1.400 millones de kilómetros cúbicos de agua hay en la Tierra. Solo 0,2 millones representan el agua dulce disponible para nuestro consumo.

El agua es el recurso más importante

El agua, considerada cada vez más como un bien común universal, es, junto con el aire, la base de la vida. No basta, pues, con decir que se trata de un recurso natural indispensable para la supervivencia y la salud, para la producción de alimentos y las actividades económicas de todo tipo, así como para el bienestar de las personas y de las sociedades. Por todo ello, el agua es, a priori, un derecho humano que debe satisfacerse independientemente de toda consideración, incluso de orden financiero. En 2002, el Comité de Derechos Económicos, Sociales y Culturales de las Naciones Unidas, doblemente forzado por la escasez física del agua y el aumento de los costes para disponer de la misma, afirmó que el acceso a una cantidad suficiente de agua salubre para usos personal y doméstico es un derecho humano fundamental universal. Por tanto, procurar el acceso al agua, con todos los adelantos técnicos posibles, constituye una responsabilidad social que los ingenieros y gestores no podemos obviar, mediante la adecuada gestión de este recurso, procurado emplear todos los recursos disponibles.

Dónde actuar para maximizar el recurso hidrológico

Para asegurar el suministro, consiguiendo que resulte más accesible y asequible a la población, se puede actuar en tres aspectos del ciclo hidrológico:

  • Incrementar la disponibilidad del recurso hídrologico.
  • Evitar la contaminación de las fuentes existentes.
  • Mejorar el rendimiento de las infraestructuras de captación. tratamiento y distribución.

En nuestro planeta Tierra, la cantidad absoluta de agua dulce permanece aproximadamente constante, pero el cambio climático está alterando su distribución, para hacerla más extrema e irregular. Contamos con un volumen similar de precipitación, pero ésta se distribuye desigualmente y es más intensa durante menos tiempo, lo que dificulta su recogida y almacenamiento eficaz, propiciando que se escape, se mezcle con elementos no deseados y, por tanto, se contamine. Por desgracia, ya no es posible, salvo en casos muy puntuales, aumentar la disponibilidad del recurso hídrologico.

En las décadas de los años 60 a 90 del pasado siglo se hizo un gran esfuerzo en este sentido, construyendo alrededor de 800 nuevas grandes presas en España. En total, éstas aportan una capacidad de unos 56.000 hm3, frente a los 99.000 hm3/año de aportación media que reciben los ríos y los cerca de 30.000 hm3/año necesarios para atender todas las demandas3 (el 67% para el riego de cultivos)4 5. Somos el quinto país del mundo después de China, Estados Unidos, India y Japón en número de embalses. Sin embargo, esto no evita que suframos estrés hídrico, a saber, cuando se emplea más agua dulce de la disponible en ciertos períodos o su uso se restringe temporalmente.

Dado que apenas restan localizaciones para nuevos embalses, solo es posible ampliar el recurso hídrologico a través de:

  • Explotación de las aguas subterráneas: cada vez más escasas y con peligro de subsidencia si se sobrexplotan los acuíferos.
  • Creación de nuevas plantas de agua desalada: muy costosa de obtener tanto en inversión inicial como en coste energético de producción y cuyos productos de desecho pueden ser altamente contaminantes y su disposición perjudicial para el medio marino.

Estrés hídrico en el mundo, en % de agua consumida en periodo de escasez

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Mapa de subsidencia global potencial por extracción de agua subterránea

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Ambos procesos están ya en el límite de su rango de trabajo, por lo que no podemos contar con un gran crecimiento, salvo que se apliquen sofisticados sistemas de afino de su operación, mediante la recogida y análisis de sus parámetros operación.

Evitar la contaminación de las fuentes de agua dulce

Si consiguiéramos al menos mantener limpias las masas de agua dulce existentes o incluso mejorar la calidad de las aguas ya contaminadas, estaremos ahorrando muchísimo en tratamiento posterior. Es difícil cuantificar la influencia de un vertido no controlado en un cauce superficial, pero la relación es cercana a 1 a 100, es decir, que un m3 de agua contaminada es capaz de contaminar del orden del 100 m3 de agua limpia. Para evitar este pernicioso efecto es necesario trabajar en la prevención, empleando las siguientes estrategias:

  • Tratar la cuenca de manera holística, ya que todo lo que ocurra en su superficie afecta de manera global, especialmente, aguas abajo.
  • Incluir sistemas de retención e infiltración de la precipitación en la parte alta de la cuenca, mediante implantación de sistemas de drenaje sostenible. Esto es, elementos superficiales, permeables, en ocasiones vegetados, integrantes de la estructura urbana-hidrológica-paisajística y previos al sistema de saneamiento, destinados a filtrar, retener, transportar, acumular, reutilizar e infiltrar al terreno el agua de lluvia, de forma que no degraden e incluso restauren la calidad del agua que gestionan.
  • Mejorar el mantenimiento de los sistemas de drenaje, de manera que se asegure su óptimo funcionamiento, evitando averías y gasto innecesario del recurso económico
  • Inclusión de sistemas de depuración y filtrado de las aguas provenientes de la escorrentía de grandes vías de comunicación por carretera, que tienen un impacto mucho mayor de lo que se cree.
  • Llevando a cabo campañas de concienciación ciudadana, para evitar emplear el saneamiento y los ríos como vertederos.
  • Inclusión de tanques de tormenta que almacenen el agua contaminada de lluvia, evitando su vertido al medio natural.

Actuación en el rendimiento de las infraestructuras existentes

El rendimiento de un proceso se mide como cantidad obtenida dividida entre la cantidad máxima teórica. En la mitad del siglo XX se trabajó, sobre todo, en mejorar la eficiencia mecánica de los sistemas de captación, tratamiento y distribución de agua, los cuales ya están muy optimizados en el proceso industrial. Esto ha hecho que el consumo per cápita se haya reducido, pero aún hay margen de mejora, y si se consigue una reducción del 2 al 5% en cinco factores, se tendrá una disminución del 15%. Lo cual puede llegar a marcar la diferencia entre mantener una garantía de suministro del 100% o aplicar cortes periódicos. Algunos de estos aspectos son:

  • En la captación: Obtención de la mezcla óptima de diversas fuentes, a fin de mantener una composición química, precio de bombeo o tratamiento determinado.
  • En el tratamiento: Revisión de la dosificación de cloro, teniendo en cuenta el tiempo de permanencia en la red de distribución.
  • En la red de distribución: Reducción de fugas y agua no facturada, optimización de velocidades y presiones en la red, adecuada sectorización, operación en caso de averías y cortes programados, cuantificación de pérdidas en caso de fuga y vaciado controlado y de llenado posterior, tiempo de re-presurización de la red con consumos, en caso de trabajo por tandeos, optimización y racionalización de los bombeos y de la operación de depósitos, aprovechamiento de las pérdidas de carga para disponer micro aprovechamientos eléctricos y reducción de la huella de carbono (o de la energía consumida).
  • En la calidad del agua: Caracterización de los procesos de formación y remoción del biofilm por cambio de velocidades, optimización de las campañas de limpieza y aireación de la red.
  • En el consumo domiciliario: Telelectura de contadores, correlación de la demanda con variables externas como temperatura, fechas especiales, períodos vacacionales o pandemias, ensayos para ajustar la variación de la demanda con la variación de la presión, extrapolación de tendencias de consumo y aplicación a campañas de concienciación ciudadana para la reducción del consumo.

Una vez definido el problema y las posibles palancas de actuación, tendremos que hacer uso de la tecnología para resolverlo, ahora y para siempre.

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