El Spain Smart Water Summit contó con la ponencia de Manuel Serrano, Especialista en Digitalización Industrial en Siemens España, quien presentó cómo los gemelos digitales están revolucionando la gestión y automatización de las estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR). Su intervención abordó el papel de estos modelos virtuales en la monitorización en tiempo real, la reducción del consumo energético y la optimización de los procesos de tratamiento del agua.
El papel del gemelo digital en la EDAR 4.0
Serrano inició su ponencia explicando que el concepto de gemelo digital se ha convertido en una herramienta clave para la industria del agua. Sin embargo, destacó que el término se ha utilizado en múltiples contextos y que es importante diferenciar entre los dos tipos principales de gemelos digitales aplicados en el saneamiento y la depuración:
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- Gemelo digital de proceso: una réplica virtual que modela el comportamiento físico-químico del tratamiento del agua.
- Gemelo digital de automatización: centrado en el control y operación de la planta, permitiendo la simulación y optimización de sistemas de control industrial.
Ambos modelos, explicó, trabajan de forma complementaria, permitiendo mejorar la eficiencia operativa en todas las fases del ciclo de vida de una EDAR, desde el diseño inicial hasta la operación y el mantenimiento.
El gemelo digital de proceso: optimización y reducción de emisiones
El primer enfoque que presentó fue el gemelo digital de proceso, basado en modelos híbridos que combinan ecuaciones matemáticas con elementos basados en datos. Serrano explicó que Siemens utiliza gPROMS, una herramienta avanzada que permite modelar y simular procesos en plantas de tratamiento de aguas residuales.
Gracias a esta tecnología, se pueden alcanzar objetivos clave como:
- Cero incumplimientos regulatorios, asegurando la calidad del agua tratada.
- Reducción del consumo energético entre un 10 y un 20%, mediante la optimización del uso de aireación en los procesos biológicos.
- Gestión eficiente de emisiones, permitiendo minimizar el impacto ambiental y maximizar la recuperación de biogás en la digestión anaeróbica.
Serrano destacó que el uso de modelos híbridos permite aprovechar el conocimiento científico consolidado en hidrodinámica y química del agua, mientras que la inteligencia artificial ayuda a completar las áreas donde los datos son insuficientes.
Casos de uso del gemelo digital de proceso en una EDAR
Siemens utiliza SIMIT, una plataforma que permite simular señales de control y probar estrategias de automatización
Para ilustrar la aplicación práctica del gemelo digital, Serrano presentó cómo gPROMS se implementa en una EDAR en dos fases:
- Fase offline (diseño digital): Permite evaluar la capacidad de la planta antes de su construcción y detectar oportunidades de mejora en la optimización del proceso.
- Fase online (optimización en tiempo real): Se ejecuta en paralelo con la planta en funcionamiento, ajustando variables operativas para minimizar costes y mejorar el rendimiento.
Entre los casos de uso más relevantes, mencionó la optimización de la aireación en los reactores biológicos, donde el gemelo digital permitió reducir el consumo de energía sin comprometer la calidad del agua tratada.
El gemelo digital de automatización: control inteligente y formación de operarios
El segundo enfoque abordado en la ponencia fue el gemelo digital de automatización, una tecnología clave en el control de procesos en tiempo real. Serrano explicó que Siemens utiliza SIMIT, una plataforma que permite simular señales de control y probar estrategias de automatización antes de su implementación en una planta real.
Este tipo de gemelo digital se usa en tres etapas clave:
- Puesta en marcha virtual: Simulación de la automatización para detectar errores antes de implementarla en la planta.
- Formación de operarios (Operator Training System, OTS): Creación de escenarios de entrenamiento virtual para mejorar la respuesta ante fallos y emergencias.
- Modernización de plantas existentes: Implementación de cambios en la automatización sin afectar la operación en vivo.
Serrano destacó que una de las ventajas de esta tecnología es su capacidad para prevenir errores humanos, ya que permite realizar entrenamientos en un entorno seguro y reducir el impacto de cambios operativos.
Caso de éxito: uso del gemelo digital en una planta de desalinización
Para demostrar la efectividad de los gemelos digitales en entornos reales, Serrano presentó el caso de una de las mayores plantas desalinizadoras de Arabia Saudí, operada por ACCIONA.
Gracias al uso de SIMIT y gPROMS, la planta logró:
- Puesta en marcha sin contratiempos, reduciendo riesgos operativos.
- Simulación de todo el sistema hidráulico, optimizando la automatización.
- Entrenamiento de operarios en un entorno virtual, mejorando la seguridad y la eficiencia operativa.
El futuro del saneamiento digital
Serrano enfatizó que los gemelos digitales representan la evolución natural del sector del saneamiento y la depuración
Para cerrar su intervención, Serrano enfatizó que los gemelos digitales representan la evolución natural del sector del saneamiento y la depuración. Explicó que, gracias a estas herramientas, es posible:
- Mejorar la calidad del agua tratada y cumplir con regulaciones más estrictas.
- Reducir costes operativos mediante la optimización del consumo energético y químico.
- Asegurar una operación más eficiente y sostenible, minimizando emisiones y residuos.
"Los gemelos digitales no son solo una réplica virtual, sino una herramienta de transformación real que nos permite tomar mejores decisiones en tiempo real y operar de manera más eficiente y sostenible", concluyó.
Su presentación dejó claro que la digitalización del agua no es una opción, sino una necesidad para garantizar un saneamiento más eficiente, seguro y preparado para los desafíos del futuro.
