En pro de drenajes urbanos inteligentes

Facultad de Ingeniería/22 de Octubre de 2018

 

​Ingenieros eléctricos y electrónicos uniandinos desarrollaron un sistema de control en tiempo real dinámico que permitiría a las grandes ciudades del mundo sortear las inundaciones causadas por intensas lluvias.

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.

Sin embargo, 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.

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Prototipo del proyecto, ubicado en el edificio Mario Laserna, de Uniandes.

"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 re-direccionamiento del agua, evitando así el desbordamiento de los tanques y aprovechando la infraestructura actual", explica Nicanor Quijano, profesor titular 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 implementada

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.

Adicionalmente, 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).

Sin embargo, 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.

Caso exitoso a nivel regional

Hacia 2009, la tesis de maestría de Eduardo Ramírez propuso un sistema de control en tiempo real en Palmira, Valle, y en Florencia, Caquetá, en donde el robo de agua hacía fluctuar la presión del agua en zonas residenciales e industriales.

Tomando como referencia la quimiotaxis de la bacteria E. Coli, el GIAP desarrolló controladores inteligentes que normalizaron el servicio, considerando valores proporcionales, integrales y derivativos (distintos a los estáticos) y dinamizando los parámetros de flujo ante estas intervenciones ilegales.

 

Más información:

Nicanor Quijano Silva

Profesor titular de Ingeniería Eléctrica y Electrónica

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