Los sistemas hídricos de todo el mundo están sometidos a una gran presión. Cada año, las tuberías más antiguas envejecen más mientras que la población crece y se construyen más edificios. En Estados Unidos, se pierden billones de litros de agua potable por fugas y roturas, y la posible factura de reparación es asombrosa: 625 000 millones de dólares en los próximos 20 años solo para arreglar las maltrechas redes de agua de Estados Unidos.
El cambio climático no hará más que empeorar la situación, ya que el acceso al agua potable se ha convertido en un problema mundial urgente. Este año, los grifos se han secado en Johannesburgo, mientras que en Ciudad de México se está perdiendo hasta el 40 % del agua debido al decrépito estado de las tuberías principales y las conexiones del servicio.
Sin embargo, se vislumbra alguna esperanza: las empresas de diseño y fabricación de todo el mundo están respondiendo a graves problemas medioambientales haciendo de la sostenibilidad una prioridad. Según el informe 2024 State of Design & Make (inglés) de Autodesk, el 97 % de las empresas de todos los sectores están tomando medidas para mejorar la sostenibilidad. Recurren a la tecnología para cumplir sus objetivos medioambientales y crean oportunidades para desarrollar soluciones innovadoras y nuevas vías de negocio.
La empresa emergente francesa ACWA Robotics es una de ellas. Aborda los desafíos críticos a los que se enfrenta el sector del agua mediante el desarrollo de soluciones robóticas que recorren sistemas de tuberías para recopilar datos y conseguir una gestión más eficiente del agua.
El robot submarino autónomo de ACWA espera a que lo carguen en un entorno de prueba que simula las condiciones dentro de una tubería del sistema hídrico. Imagen por gentileza de ACWA Robotics
"ACWA son las siglas en inglés de 'dispositivo autónomo de agua limpia'", explica Jean-François Guiderdoni, director general de ACWA Robotics. "En todo el mundo, 40 millones de kilómetros de tuberías llevan agua potable a edificios, casas y empresas. Perdemos de media entre el 20 % y el 40 % del agua transportada por esta columna vertebral de distribución de agua. Es una cantidad enorme cuya pérdida guarda relación con el estado de las tuberías".
Para mejorar la situación, las empresas de servicios públicos de agua deben renovar, reparar y reemplazar más tuberías para que pierdan menos agua. Sin embargo, Guiderdoni dice que "debido a que toda esa infraestructura se instaló hace mucho tiempo y se enterró, no saben exactamente dónde y cuándo deben hacer las renovaciones".
Para proporcionar a los operadores de sistemas hídricos la información que necesitan, ACWA Robotics ha sido pionera en el desarrollo de un robot modular articulado capaz de recorrer kilómetros de tuberías de forma autónoma, sin interrumpir el suministro de agua. Se dobla y gira a medida que múltiples sensores capturan datos para identificar áreas en mal estado, ubicaciones de fugas y otros posibles puntos problemáticos en general a fin de permitir a las empresas de servicios públicos tomar medidas eficientes.
El robot se desplaza por el agua a través de una tubería mientras captura datos sobre su estado y los posibles puntos problemáticos. Imagen por gentileza de ACWA Robotics
El objetivo de los robots inteligentes de tuberías de la empresa es recopilar un conjunto completo de datos sobre el estado de la red hídrica. "Nos ocupamos de las tuberías más grandes, las que se llaman tuberías de alimentación o de suministro", comenta Guiderdoni. "Son las tuberías estratégicas que, cuando se rompen, pueden afectar a toda una ciudad o vecindario y generar pérdidas económicas masivas, paralizando toda la actividad de la ciudad".
Los robots capturan métricas, como el diámetro de la tubería, el espesor residual de la tubería en varios puntos y las áreas donde se acumula la corrosión, mediante imágenes de alta definición y un conjunto completo de tecnologías de pruebas no destructivas (NDT). Además de llevar a cabo evaluaciones de estado, los robots de ACWA también pueden recopilar lecturas de la temperatura del agua, el pH, la velocidad del flujo y la turbidez donde los sensores fijos no pueden llegar, lo que ayuda a mejorar la calidad y el rendimiento del agua.
La ruta del robot a lo largo de la tubería se establece antes de que comience el recorrido. Los puntos están georreferenciados por longitud, latitud y elevación sobre el nivel del mar, y la empresa afirma que podrá calibrar una ubicación con un margen de error de 40 cm. Una vez que el robot completa su misión, regresa a su punto de entrada o a un área de salida predefinida.
Una renderización del robot articulado muestra cómo se dobla para desplazarse a través de una tubería de agua. Imagen por gentileza de ACWA Robotics
Desde el principio, el desafío de ACWA ha sido diseñar una unidad lo suficientemente compacta y flexible para poder desplazarse por las tuberías del sistema hídrico, lo suficientemente pequeña como para permitir que el agua fluya sin interrupción y lo suficientemente grande como para transportar los sistemas a bordo necesarios para la recopilación de datos.
La empresa recurrió a Autodesk Fusion para dar vida a su robot, con un cuerpo principal de aluminio y un ensamblaje de 250 piezas. Las únicas piezas prefabricadas son los motores, los rodamientos de bolas, los sellos de ejes, las tuercas y los pernos, y las baterías. Todo lo demás está diseñado específicamente para el robot.
El grupo de diseño del robot se dividió en dos equipos, uno para el diseño mecánico y otro para la electrónica. Gracias a Fusion, ambos equipos pudieron colaborar sin problemas y crear cianotipos 2D y 3D, imágenes renderizadas en 3D y placas de circuitos, tarjetas electrónicas y piezas mecánicas personalizadas. Los equipos utilizaron Fusion Simulation Extension (inglés) para realizar y recopilar análisis precisos de simulaciones térmicas y de tensión.
ACWA Robotics ha probado su robot autónomo en simulaciones de condiciones adversas que elevan la presión del agua hasta los 250 PSI y aceleran el flujo hasta 1,5 m/s. Imagen por gentileza de ACWA Robotics
Además de para identificar fugas, los datos recopilados por los robots que recorren las tuberías se utilizan para establecer una evaluación estructural de la tubería. "Podemos decirles a los clientes dónde hay mucha corrosión, juntas defectuosas o grietas en tuberías de hormigón", dice Guiderdoni, quien añade que esta información permite "intervenir antes de que ocurra una fuga".
La información de la evaluación estructural puede proporcionar "un conjunto de pistas que ayudarán a las empresas de servicios públicos a decidir dónde deben hacer una reparación, dónde no es preciso intervenir o dónde deben renovar una tubería este año o tal vez dentro de dos, tres, cuatro o cinco años", explica. "El objetivo final es dar a la empresa de servicios públicos una visión muy clara del estado de la tubería y de cómo debe gastar su dinero".
En futuras fases de desarrollo, los robots de ACWA adoptarán capacidades de inteligencia artificial (IA) para mejorar los métodos de recopilación de datos. "La IA va a permitir que los robots se adapten dinámicamente durante sus misiones", comenta. "Por ejemplo, un robot podría hacer fotos dentro de una tubería de agua. Podría detectar una grieta. En caso de que esa grieta tenga una determinada forma y una cierta longitud, el robot se detendría y la examinaría con más detenimiento. Esta es solo una de las formas en las que la IA puede ayudar de manera proactiva con el mantenimiento de las tuberías mientras recopila datos más precisos".
Los trabajadores implementan una prueba piloto de un prototipo de robot con Aqua Publica, la empresa de suministro de agua en la ciudad de origen de ACWA, Bastia, en la isla de Córcega. Imagen por gentileza de ACWA Robotics
Mientras la tecnología de ACWA Robotics evoluciona sin parar, una de las preocupaciones constantes de la empresa es la contratación de talento cualificado, una preocupación que comparten muchas otras empresas de los sectores de diseño y fabricación (inglés). "Encontrar y conservar el talento es todo un reto, especialmente para los ingenieros", expone Guiderdoni. "Para nosotros es clave encontrar a la persona adecuada".
Sin embargo, la misión principal de ACWA de abordar los problemas críticos de sostenibilidad supone una ventaja para la empresa a la hora de captar nuevos empleados. Según el informe State of Design & Make, el 72 % de los líderes empresariales (inglés) considera que la sostenibilidad es uno de los principales factores para la retención de talento.
Guiderdoni señala que a los empleados jóvenes no solo les motiva la compensación y el desafío que supone el trabajo, sino también la sensación de influir positivamente en el mundo. "Hay una nueva generación de personas que quieren trabajar en pro de la sostenibilidad y dejar su huella", dice. "Las personas que se unen a nosotros pueden concebir el aspecto tecnológico de su trabajo como un desafío, pero, a la vez, son conscientes del impacto que tiene lo que hacen. Saben que no son solo un engranaje de la máquina".
Los administradores de los sistemas hídricos de hoy en día afrontan la presión cada vez mayor de tener que abordar desafíos como el despilfarro, la falta de conciencia e incluso la indolencia que posterga las decisiones sobre inversiones en infraestructura.
"En el sector del agua, las cosas cambian lentamente", apunta Guiderdoni. "Estamos introduciendo nueva tecnología en un entorno bastante conservador, aunque actualmente hay una tendencia a romper con todo lo anterior y al cambio. En el pasado, una empresa de servicios hidrológicos hubiera dicho: 'Bueno, siempre se va a producir alguna pérdida de agua. Si surge algún problema, aumentaremos el precio'. Sin embargo, ahora se están dando cuenta de que el precio ha alcanzado un umbral y es más elevado, por lo que han empezado a fijarse en el rendimiento".
Jean-François Guiderdoni, director general, ACWA Robotics
La presión por actuar de una manera más respetuosa con el medio ambiente también va en aumento. Según el informe State of Design & Make, cuatro de cada cinco empresas se ven incitadas a adoptar medidas de sostenibilidad (inglés) por las demandas de los grupos de interés de todos los ámbitos. "La presión por ser más sostenibles es muy diversa: hay presión mediática, presión corporativa, nuevas normativas e incentivos de la Comisión Europea o de los Gobiernos", dice Guiderdoni. "Tanto los Gobiernos como las empresas están viendo que la sostenibilidad tiene un gran potencial económico, que aporta valor y genera un círculo virtuoso".
A la vez que las empresas de suministro de agua se enfrentan a un aumento de la demanda intensificado por el cambio climático, es fundamental maximizar el valor de los recursos existentes, un principio fundamental de la sostenibilidad. Guiderdoni señala que las recientes disrupciones del sector han incluido un aumento de nuevas tecnologías destinadas a encontrar fugas en las tuberías de agua con precisión e inteligencia. "Lo que va a impulsar la siguiente fase es la gestión de activos. Esto implica actuar antes de que se rompan las tuberías", aclara. "La gente se está dando cuenta ahora de que el agua y, específicamente, su infraestructura de distribución, tiene que ser tratada rápidamente. Me emociona poder influir en este ámbito y demostrar que vamos a poder ayudar a las empresas de servicios públicos a realizar cambios en los próximos años".
Mark de Wolf es periodista independiente y un reconocido escritor especializado en artículos sobre tecnología. Nacido en Toronto, se formó en Londres y se asentó en Zúrich. Puede ponerse en contacto con él en markdewolf.com.
