Drenajes urbanos inteligentes

En promedio, Bogotá recibe más de 900 milímetros anuales de aguas lluvia. Lo malo es que, como consecuencia del cambio y variabilidad climática, llueve cada vez más duro unas cuantas veces al año. Estos aguaceros esporádicos suelen convertir a la capital en una postal inundada, dejando en evidencia su deficiente infraestructura de alcantarillado y afectando económica y socialmente a sectores como la vivienda, el transporte y el comercio en general.

Ingenieros eléctricos y electrónicos de Los Andes plantearon una alternativa que permitiría monitorear en tiempo real sistemas de drenaje urbanos en contextos dinámicos, controlando el flujo del agua a través de actuadores, válvulas y sensores inteligentes.

"Desde 2013 hemos trabajado en conjunto con el Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados (CIACUA) y la empresa PAVCO- Mexichem en un proyecto de largo aliento dirigido por el profesor Juan Saldarriaga que inició mapeando las redes de alcantarillado del barrio Chicó e identificando puntos clave donde podrían implementarse estas estrategias de redireccionamiento del agua, evitando así el desbordamiento de los tanques y aprovechando la infraestructura actual", explica Nicanor Quijano, profesor y director del Grupo de Investigación en automatización para la producción (GIAP).

Aunque en Bogotá aún no existe esta tecnología automática y las labores suelen depender de operarios, la solución ha sido trabajada en colaboración con el profesor Carlos Ocampo Martínez de la Universidad Politécnica de Cataluña y el estudiante doctoral Julian Barreiro, y se piensan implementar dichas estrategias en un prototipo funcional único en el mundo que permitirá a las grandes ciudades testear sus modelos de sistemas de control en tiempo real, antes de realizar cualquier intervención física o inversión significativa.

La metodología

El control es la toma óptima de una decisión. Este puede aplicarse vastamente y en áreas tan diversas como la generación de energía eléctrica o el sistema de alcantarillado de una ciudad. Todas tienen en común el modelamiento de perturbaciones –aquellos hechos aislados e impredecibles–  que pueden resolverse través de ecuaciones diferenciales, y en la investigación particular del profesor Quijano, a través de una asignación basada en la teoría de juegos evolutiva y dinámicas poblacionales.

"El mapa de Bogotá es enorme y el caso de Chicó es solo un pequeño ejemplo. El éxito está en dividir la zona, particionarla, para poder saber cómo actúa y cómo asignamos óptimamente esos recursos, y que estos a la vez se comuniquen entre sí", comenta el profesor Quijano.

Se espera que el proyecto continúe con la aplicación a escala o el primer piloto de este tipo en Bogotá, probando lo comprobado teóricamente y a nivel internacional, con destacada atención académica: la tesis doctoral de Julián Barreiro recibió la European PhD Award on Control for Complex and Heterogeneous Systems, que se otorga anualmente a las mejores tesis doctorales desarrolladas en Europa en el campo de control de sistemas complejos y heterogéneos.

El trabajo de Barreiro, codirigido por los profesores Quijano y Ocampo, fue escogido como la mejor tesis doctoral de España por el Comité Español de Automática (CEA) y la editorial Springer, y su tercer capítulo en particular ganó el premio al mejor artículo académico publicado en el año 2017 por la revista ISA Transactions, perteneciente a la Sociedad Internacional de Automatización (ISA, por siglas en inglés).

El profesor Quijano asegura que este proyecto en particular le ha permitido trabajar de la mano junto al sector externo y a otras disciplinas, particularmente la ingeniería civil, para comprobar que, alrededor de temáticas como el agua, convergen las competencias para abordar los problemas en su gran dimensión.