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Optimizar CAPEX y reducir OPEX digitalizando las redes de agua

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A medida que va creciendo la demanda de agua —aunque la población mundial aumenta a una tasa anual del 1%, el consumo de agua hace lo propio al 2,5%— las compañías públicas y privadas encargadas de procesarla y distribuirla se enfrentan a desafíos sin precedentes. Uno de los principales es que los presupuestos para mejoras CAPEX disminuyen, ralentizando la modernización de unas redes de agua de por sí envejecidas y provocando un incremento de las fugas —el Banco Mundial estima que, a nivel global, las compañías pierden entre un 25 y un 35% de su agua debido a fugas y a roturas— y deficiencias en el control de la presión del agua.

Este aumento de las averías en las redes de bombeo y distribución de agua también está relacionado con el incremento de los costes y la reducción de la eficiencia de los operadores. Y es que, en la mayoría de los casos, las compañías del sector siguen realizando un mantenimiento reactivo y, por tanto, los técnicos, muy costosos, se ven obligados a trabajar in situ en actuaciones de emergencia, lo que perjudica la satisfacción de los clientes.

Publicado en iAgua Magazine 35 - Julio 2021
iAgua Magazine 35

Aprovechando avances tecnológicos como la digitalización, el Internet de las Cosas (IoT) y el big data, los operadores del sector pueden abordar estos retos. Aplicando el enfoque adecuado, la transformación digital puede ser una gran oportunidad para reducir el OPEX sin necesidad de realizar altas inversiones CAPEX iniciales y obtener beneficios comerciales.

Beneficios de la digitalización de las redes de agua para los operadores

Digitalizar las redes de distribución de agua tiene múltiples beneficios para los operadores del sector. Para empezar, les permite reducir un 30% el consumo de energía de las operaciones de agua y aguas residuales. Asimismo, las plantas de tratamiento de agua y las redes de distribución pueden ver incrementada su eficiencia operativa en un 25% y el coste total de propiedad (TCO) puede reducirse hasta en un 20%, en comparación con los activos tradicionales.

Asimismo, las compañías son capaces de dar un mejor servicio a sus clientes, ya que generar ahorros operativos les permite ahorrar dinero. Además, pueden controlar de forma más precisa la presión y el suministro de agua, ajustándolos a las demandas reales de los usuarios, lo que se traduce en importantes ahorros de energía y una mayor vida útil de las bombas. Sin olvidar que, al tener acceso a datos de rendimiento más precisos, la compañía puede comunicar de forma anticipada los posibles problemas a los consumidores y resolverlos más rápidamente, reduciendo el tiempo de inactividad y mejorando la fiabilidad del sistema.

  • Integrated Water Network Management Solution conecta de forma nativa las diferentes capas de aplicaciones de la red de agua.
    Integrated Water Network Management Solution conecta de forma nativa las diferentes capas de aplicaciones de la red de agua

Un caso práctico: Integrated Water Network Management Solution

Un ejemplo de cómo puede digitalizarse una red de distribución de agua es Integrated Water Network Management Solution de Schneider Electric, un sistema totalmente integrado que conecta de forma nativa las diferentes capas de aplicaciones de la red de agua, desde el software hasta el control y los dispositivos de campo. En un primer momento, cuando las redes de agua se automatizan, los sistemas de control y supervisión se vinculan entre sí y esta vinculación se mantiene durante toda la vida útil del sistema, lo que reduce el tiempo y el coste del diseño de ingeniería de automatización de red inicial y, más adelante, facilita y reduce el coste de optimizar de forma precisa los sistemas durante la operación.

Esta solución actúa como si fuera un gemelo digital de la red de agua, un modelo virtual que utiliza datos operativos para ejecutar simulaciones y comparar el rendimiento, permitiendo a los operadores determinar dónde pueden obtener mejoras de eficiencia. Además, gracias al análisis de los datos y la monitorización de los sistemas, es posible identificar acciones de optimización del rendimiento y prevenir de forma activa los problemas antes de que ocurran, evitando tiempos de inactividad.

Las plantas de tratamiento de agua y las redes de distribución pueden ver incrementada su eficiencia operativa en un 25%

Así, si los operadores quieren acceder a información sobre el rendimiento de su estación de bombeo, el gemelo digital les proporciona datos sobre lo que está sucediendo dentro de la red. Estos datos permiten determinar la presión, velocidad y calidad del agua en cada punto de la tubería y los operadores pueden saber de antemano qué sucederá si falla una estación de bombeo concreta o si se cierra una válvula en particular, ayudándoles a planificar las contingencias y a recuperarse más rápidamente. Además, el sistema puede encender las bombas automáticamente y calcular el punto de ajuste óptimo de estas y de las válvulas en tiempo real, lo que garantiza que se satisface la demanda, consumiendo la menor cantidad de energía posible, reduciendo el desgaste interno de la bomba y asegurando que esta funciona de forma más fiable.

Ferrán Mas, Water Solutions Architect de Schneider Electric, expuso en Smart Water Summut 2020 cómo el big data y cloud computing ayudan a las empresas de agua y aguas residuales a digitalizar los procesos, donde uno de los máximos retos es la eficiencia energética y las emisiones de la industria.

¿Qué elementos conforman Integrated Water Network Management Solution?

Integrated Water Network Management Solution de Schneider Electric incluye el software de gestión y optimización de la red de agua más avanzado, que permite a los operadores SCADA optimizar las redes de distribución de agua en tiempo real, y la solución líder para aplicaciones SCADA, HMI e IIoT AVEVA System Platform, que integra los diferentes procesos operativos de la empresa proporcionando una base colaborativa basada en estándares que unifica personas, procesos y activos para mejorar las operaciones de forma continua y apoyar a la toma de decisiones en tiempo real.

Además, también incluye los controladores Modicon M580, que permiten mejorar el rendimiento y la disponibilidad para maximizar el coste total de propiedad. Se trata de controladores Ethernet que ofrecen una conectividad transparente y segura que ayuda a los operadores a reaccionar más rápido a las demandas de información en un entorno ciberseguro.

Integrated Water Network Management Solution incluye el software de gestión y optimización de la red de agua más avanzado

Finalmente, la herramienta EcoStruxure Control Expert - Asset Link conecta el control y la supervisión de los activos en los PLC Modicon con el software AVEVA System Platform, lo que permite a los ingenieros implementar rápidamente sistemas de control para bombas, válvulas y otros activos críticos y construir esquemas completos de control y supervisión de la red de agua. EcoStruxure Control Expert - Asset Link, además, facilita poder realizar cambios en los sistemas de agua, manteniendo la integridad y la precisión y prolongando la vida útil de la red.

¿Qué beneficios tiene para los operadores la solución Integrated Water Network Management Solution?

Implementando Integrated Water Network Management Solution de Schneider Electric, los operadores del sector pueden optimizar la ingeniería. Así, la perfecta integración de los sistemas de control y supervisión permite a los ingenieros diseñar de forma más rápida y precisa; las bibliotecas de objetos de control y supervisión pueden configurarse en función de las necesidades comerciales y, después, implementarse en todo el ciclo de vida de los activos. Además, ahorra horas de trabajo y reduce el tiempo de inactividad cuando se actualizan los sistemas; simplifica el diseño y la planificación de las redes y permite identificar posibles cuellos de botella y resolver problemas de antes de que los activos se desplieguen. En definitiva, las compañías ahorran tiempo, incrementan la eficiencia y aceleran la implementación.

Por otro lado, la información recogida por la solución ofrece una imagen más completa de las operaciones, lo que permite a los responsables adaptarse a una demanda cambiante tomando decisiones comerciales más inteligentes en tiempo real. Asimismo, gracias al estrecho vínculo entre el control de activos y los objetos de supervisión, los cambios necesarios para optimizar las operaciones son más fáciles de realizar y de verificar. Finalmente, en lo que respecta al mantenimiento, controlar las bombas de forma más precisa reduce el uso de energía y el desgaste de los activos y el monitoreo inteligente de las tuberías permite identificar rápidamente las fugas.

  • La digitalización de las redes de agua aporta múltiples beneficios a los operadores, especialmente en lo que se refiere al OPEX y CAPEX
    La digitalización de las redes de agua aporta múltiples beneficios a los operadores, especialmente en lo que se refiere al OPEX y CAPEX
  • Implementando Integrated Water Network Management Solution los operadores del sector pueden optimizar la ingeniería
    Implementando Integrated Water Network Management Solution los operadores del sector pueden optimizar la ingeniería

A modo de resumen, las primeras pruebas de campo han mostrado una reducción de hasta un 20% en el tiempo de diseño y puesta en marcha, lo que se traduce en un tiempo de comercialización más rápido. Además, el personal puede realizar cambios de proceso más rápidos y sin errores durante la operación manteniendo la integridad del sistema. El resultado es una reducción de los costes de ingeniería, operativos y de mantenimiento, una producción optimizada, un menor tiempo de inactividad y menos errores del sistema.

La compañía italiana Acqua Novara, por ejemplo, que abastece de agua a 450.000 personas en 140 municipios, gracias a la centralización y estandarización de sus procedimientos y al uso de sensores inteligentes, variadores de velocidad, software de análisis para la gestión de pérdidas de agua y optimización de la red, SCADA y telemetría integrados y PLC Modicon, fue capaz de reducir en un 10% las pérdidas de agua y en un 15% el consumo de energía del suministro de agua y ahorraron 6 mm3 al año de agua.

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Como hemos visto, para los operadores del sector, los beneficios de digitalizar la red de agua son enormes. Les permite modernizar sus operaciones, al tiempo que optimizan su CAPEX y reducen su OPEX. Más aún, cuando se implementa correctamente, un gemelo digital como el planteado les permite gestionar todos sus activos a lo largo de su ciclo de vida completo generando un ROI en un plazo de 12 a 24 meses.

Eso sí, las compañías deben ser conscientes de la necesidad de contar con tres elementos clave: partners tecnológicos expertos y stakeholders comprometidos; un conocimiento adecuado de la red completa de tuberías y datos históricos sobre el rendimiento de la red de agua. Por todo ello, si quieren realizar una implementación adecuada, deben empezar por identificar las áreas en las que existe un margen de mejora y buscar proveedores de soluciones que les ofrezcan plataformas fáciles de adoptar y, a partir de aquí, explorar las distintas opciones de financiamiento; formar un equipo multifuncional de stakeholders internos comprometidos y, en un período de un año, implementar, como mínimo, un piloto.