En la mayor parte del mundo desarrollado, los sistemas de alcantarillado se han deteriorado a lo largo de los años, lo que ha provocado niveles de servicio más bajos y una eventual degradación del medio ambiente.
Varios factores han contribuido a este deterioro de los sistemas de alcantarillado, entre ellos:
- Redes subterráneas envejecidas,
- Mayor uso / demanda de los sistemas y;
- Entrada e infiltración incontrolable (I / I).
Estos problemas pueden provocar un aumento de derrames, desbordes y, en última instancia, multas por parte de las autoridades reguladoras.
Muchas empresas de servicios públicos están implementando alcantarillas inteligentes para permitir la recolección y el tratamiento inteligentes de las aguas residuales para que tengan éxito en la protección de la salud pública y el medio ambiente. Las alcantarillas inteligentes utilizan la recopilación de datos, el modelado y el aprendizaje automático / IA para reducir los desbordamientos no deseados, la contaminación y el deterioro de las alcantarillas.
Los sistemas de alcantarillas en las ciudades representan características importantes para la salud pública y el desarrollo sostenible. Ya sea en el mundo en desarrollo o en el desarrollado, el mantenimiento y la gestión de los sistemas de alcantarillado se encuentran en el centro de los problemas del agua.
Aunque discutir sobre el desarrollo de aguas residuales puede sonar menos fascinante en las ciudades inteligentes, han estado arrasando los desechos humanos desde hace siglos.
De hecho, algunas de las primeras ciudades del mundo han tenido sistemas de alcantarillado mucho antes de que existieran los baños. Algunas de esas ciudades bulliciosas se encuentran en los Estados Unidos de América, con líneas de alcantarillado de 150 a 200 años.
Entonces, avancemos y echemos un vistazo a las alcantarillas inteligentes que emergen en diferentes ciudades inteligentes de los EE. UU. Que se supone ahorran millones de dólares en los próximos años.
La red de alcantarillas inteligentes más grande de Kansas City
Durante aproximadamente siete años, a partir de 2010, la ciudad de Kansas ubicada en el corazón de los Estados Unidos ha gastado $ 505 millones en la prevención de la entrada de agua de alcantarillado y aguas pluviales en el río Missouri. La medida preventiva es una obligación según los estándares de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) y un acto que conserva el agua limpia.
Siguiendo el camino más inteligente, hoy Kansas City tiene la red de alcantarillado inteligente más grande del mundo, que se estima que ahorrará $ 1 mil millones en los próximos años.
El sistema de alcantarillas inteligentes está equipado con cerca de 300 sensores en la base de las robustas tapas de pozo a lo largo de la red de alcantarillado de 2,800 millas que cubre 318 millas cuadradas.
La ciudad está implementando sensores que forman parte de la Internet de las Cosas (IoT) para monitorear y controlar los flujos de alcantarillado y aguas pluviales. Estos sensores actúan como un tipo de medidor de flujo que funciona como un sonar, mapeando el flujo y la profundidad del agua en cualquier ubicación.
Además, la ciudad también está utilizando conjuntos de datos profundos de aproximadamente 5 terabytes que han permitido la rehabilitación coordinada de tuberías de agua y alcantarillado de 140 años de antigüedad que tienden a frecuentes pausas y fugas.
Además, la compañía de tecnología EmNet ha proporcionado un sistema de soporte de decisiones en tiempo real que controla activamente el flujo de agua, lo que evita las aguas residuales combinadas del río Missouri. El sistema aumenta la capacidad de almacenamiento en los sistemas de alcantarillado mediante el uso de las puertas en línea durante las fuertes lluvias, similar a los semáforos inteligentes que funcionan durante las horas pico.
Este sistema de alcantarillado inteligente, con un valor de $ 1.2 millones, ayudará a disuadir la construcción de túneles profundos y estaciones de bombeo que requieren millones de inversión. La alcantarilla inteligente es un proyecto exitoso implementado en Kansas City que actúa como un ejemplo que muestra las capacidades de IoT, AI y la tecnología de minería de datos.
La historia de las alcantarillas inteligentes de South Bend
South Bend es una ciudad situada en el río St. Joseph en Indiana, EE. UU. En 2004, la ciudad enfrentaba el problema de $ 860 millones de aguas residuales que sumaba casi $ 10,000 por cada residente. La EPA había ordenado a South Bend mantener las aguas residuales fuera del río St. Joseph, pero la ciudad no podía permitírselo hasta que se convirtiera en tecnología inteligente.
Los funcionarios de South Bend llevaron la tecnología de sensores inteligentes debajo de la ciudad al sistema de alcantarillado.
Hoy en día, hay 150 pozos en South Bend que están equipados con sensores inteligentes. El sensor con un tamaño más pequeño que una botella de soda se instala en un cable azul en una tubería de PVC que se ejecuta en el agua con protectores de plástico negro en cada extremo.
La infraestructura de alcantarillado conectada al IoT ahora puede detectar el flujo y desviar el agua para evitar inundaciones. Las tapas de registro inteligentes emiten datos cada cinco minutos.
Por lo tanto, todo este sistema inteligente ayuda a los trabajadores de la ciudad a dirigir el agua de alcantarillado a tuberías específicas de manera eficiente. Pueden identificar la ubicación de las tuberías que están rebosantes de agua e incluso de aquellos lugares que pueden acomodar más agua para llegar a la planta de tratamiento en lugar de desbordarse hacia el río.
Ahora la ciudad puede redirigir los flujos de alcantarillado antes de que puedan plantear un problema. Hasta ahora, los sensores inteligentes han ahorrado $ 500 millones, según los funcionarios.
La tecnología de alcantarillado inteligente desplegada en South Bend fue el resultado de la investigación realizada en la Universidad de Notre Dame y se desarrolló originalmente para fines militares.
Tecnología que comienza debajo de 10 pies de nieve
La isla Plum en Massachusetts enfrentó una serie de ventiscas en el año 2015 que hicieron que la región preparara una de las tecnologías de monitoreo de alcantarillado más avanzadas que demuestra un modelo para los nuevos sistemas de vacío.
El problema comenzó con una pregunta sobre cómo ubicar los problemas bajo tierra cuando la superficie está cubierta por casi 10 pies de nieve. La región se acercó a Airvac para resolver el problema. A partir de las diferentes soluciones de monitoreo ofrecidas por la compañía tecnológica, determinaron una unidad basada en radio para el sistema Plum Island.
La región trabajó con el equipo de ingeniería de Airvac y creó una solución de transmisor que podría ubicarse debajo del pozo de válvulas enterrado sin interrumpir las carreteras.
El enfoque innovador llevó al lugar a adoptar una tecnología de sistema de información geográfica (GIS) que funciona en presencia de imágenes satelitales.
Esta tecnología ayuda a crear mapas detallados de cualquier lugar con total precisión. Cuando la tecnología GIS se combina con la solución de monitoreo de Airvac y se implementa en las alcantarillas inteligentes, se puede ubicar la ubicación precisa de los problemas.
Por lo tanto, todos los detalles fueron comunicados a Gerald Whitten de la Comisión de Planificación de Merrimac Valley, quien desarrolló una aplicación de dispositivo móvil para el monitoreo de alcantarillado.
Ahora el lugar tiene una tecnología móvil que puede identificar la ubicación exacta de un problema de alcantarillado sin la necesidad de visitar el sistema de monitoreo central en la estación de vacío.
Ayuda a reducir el consumo de energía de la ciudad y también permite a los operadores monitorear y probar el sistema para una eficiencia óptima.
Curiosamente, el mapa de alcantarillado de la ciudad, muy preciso, se ha hecho accesible en el sitio web del departamento, desde donde los residentes pueden ver la información relacionada con el alcantarillado más cercano de manera conveniente.
Iniciativa de alcantarillas inteligentes en Cincinnati
El Distrito Metropolitano de Alcantarillado del Gran Cincinnati (MSD) está trabajando en la creación de un sistema de "alcantarillas inteligentes" que reduzca el desbordamiento en los ríos y arroyos de la ciudad. De acuerdo con el equipo involucrado en la iniciativa, esta alcantarilla inteligente ahorrará decenas de millones de dólares en inversiones de capital para controlar los desbordamientos.
A pesar de un presupuesto ajustado, la ciudad tomó el camino creativo y aprovechó al máximo las instalaciones que tenían. El objetivo principal es crear un sistema que pueda responder a los picos y niveles de demanda en diferentes partes de la ciudad.
Esto permitirá a la ciudad almacenar flujos en enormes instalaciones interceptoras situadas en diferentes partes del sistema de alcantarillado. Por supuesto, se instalarán sensores inteligentes para detectar y monitorear los niveles de flujo y controlar las válvulas y compuertas para que el flujo se desvíe a lugares donde se pueda proporcionar el alojamiento adecuado.
Hasta ahora, el sistema de alcantarillado inteligente desarrollado por Ayyeka ha evitado 1.4 millones de galones de agua de alcantarillado en unas pocas semanas.
De cara al futuro, se anticipa que el proyecto tendrá un costo de $ 0.01 por galón de volumen de desbordamiento en comparación con otros métodos convencionales como los controles de aguas pluviales verdes que cuestan $ 0.23 por galón o $ 0.40 por galón para tuberías más grandes.
