De Reactivo a Predictivo: Potenciando AQUADVANCED® con Datos DMA de Alta Frecuencia
Las empresas de servicios públicos a nivel mundial están lidiando con la doble presión de la infraestructura envejecida y el mandato de reducir significativamente el Agua No Facturada (ANF). El control efectivo del ANF requiere la gestión proactiva de Áreas de Medición por Distrito (AMD), pasando de una respuesta reactiva a una operación predictiva basada en datos. La plataforma AQUADVANCED® Water Networks (AAWN) de SUEZ está diseñada para facilitar este cambio, agregando datos en paneles listos para el operador y superposiciones de SIG para una gestión superior de eventos. El éxito de AAWN—incluyendo alarmas instantáneas, análisis de presión transitoria y calibración de gemelos digitales—depende fundamentalmente de la calidad y frecuencia de los datos de entrada.
La Restricción de Potencia y Datos
Barrera de Latencia
La mayoría de los puntos de monitoreo críticos de DMA se encuentran en cámaras subterráneas o sitios remotos donde no hay energía de red disponible.
Las soluciones de monitoreo tradicionales recurren a la energía de batería, lo que introduce una trade-off debilitante: frecuencia de datos frente a duración de la batería. Para asegurar la supervivencia durante meses, estos registradores deben reducir las tasas de medición y transmisión (por ejemplo, registro cada 15 minutos con cargas diarias). Estos datos de baja frecuencia y alta latencia crean puntos ciegos críticos, desacelerando la detección de estallidos significativos y fallando en capturar transitorios de presión de rápida variación, justo cuando la red necesita continuidad.
Voz de las Operaciones (SUEZ):
“Enfrentamos problemas recurrentes: pérdidas de transmisión, vida útil limitada de la batería y brechas en la continuidad de los datos. Para preservar la batería, los dispositivos normalmente graban cada 15 minutos y envían datos diariamente, lo que ralentiza significativamente nuestros tiempos de reacción. Los datos en tiempo real permitirían respuestas más rápidas a incidentes importantes, exponer transitorios de presión y alimentar de manera óptima nuestros gemelos digitales.”
Imagen 1: Ejemplo AQUADVANCED de SUEZ en Metropolitano Milanes - Digitalización de la red de agua de un operador público para minimizar riesgos y reducir intervenciones relacionadas con las fugas.
Ventaja tecnológica de PYDRO PT1
El PYDRO PT1 es una unidad de múltiples sensores y autogenerada, diseñada para resolver permanentemente la restricción de energía en redes de agua remotas, permitiendo a las empresas de agua transitar hacia una filosofía de monitoreo "siempre activo".
Imagen 2: PYDROs PT1 instalado en una Cámara
• Principio de Autogeneración: El PT1 incorpora una miniatura de turbina interna que aprovecha eficientemente la energía cinética directamente del flujo que está midiendo. Esto elimina cualquier dependencia de fuentes de energía externas (red eléctrica, solar, o reemplazos rutinarios de baterías).
• Adquisición Continua de Datos: La energía cosechada alimenta continuamente la unidad de sensor y el módulo de comunicaciones, lo que permite una transmisión de datos confiable a nivel de minutos (o sub-minutos). El dispositivo mantiene un resistente buffer de energía interno para asegurar un funcionamiento continuo, incluso durante períodos de flujo muy bajo o cero.
Despliegue Operativo y Comunicaciones
Simplicidad Operativa (“Instala y Olvida”): El PT1 se monta directamente en la tubería (DN100), evitando la necesidad de trabajos civiles complejos, cableado, gabinetes o paneles solares. La instalación y puesta en marcha típica se puede completar por un solo equipo en menos de una hora.
El PT1 se integra directamente en la tubería DN100, eliminando la necesidad de cableado de alimentación externo, solar o gabinetes de baterías.
Comunicaciones Seguras y Inteligentes: Los datos se transmiten de forma segura a través de un enlace celular (LTE-M/NB-IoT) directamente a la nube e integrados en las vistas de SCADA/AAWN. Lo más importante es que su naturaleza de autopoder permite la configuración remota, el monitoreo de salud y actualizaciones de firmware Over-The-Air (OTA), reduciendo drásticamente el OpEx asociado con el mantenimiento manual y las visitas al sitio (“salidas de camiones”).
Imagen 3: PYDROs PT1 con antena adjunta
Imagen 4: PYDRO entregando el PT1 a SUEZ para la Prueba de Laboratorio de la Fase 1
De la validación en laboratorio a la precisión en campo
SUEZ y PYDRO llevaron a cabo un riguroso proceso de evaluación en dos etapas en conjunto con los centros técnicos de SUEZ (LYON/CTCM) para validar el rendimiento y la idoneidad operativa del PT1.
Fase 1: Metrología de Laboratorio (Banco de Pruebas CIRSEE)
El PT1 fue sometido a pruebas metrológicas verificables en tuberías DN100 utilizando el método automático de inicio/parada.
Resultado de Metrología: A través de varios caudales (de 750 a 50,000 l/h), el PT1 logró un error volumétrico máximo de -2.44% a +2.20% en comparación con el medidor de referencia. Esto confirma la suficiencia metrológica del dispositivo, validando su uso como un complemento altamente preciso para la infraestructura de flujo existente.
Imagen 5: Resultados Meteorológicos
(0) Curva inicial sin estabilizador
(1) Curva inicial con un estabilizador
(2) Curva con una válvula abierta al 100% corriente arriba
(3) Curva con una válvula abierta al 30% solo en la parte aguas arriba
(4) Curva con un estabilizador y la válvula abierta al 30% solo en sentido ascendente
Diseño de Proyectos
Cliente:
Suez
Ubicación:
CTCM, Lyon, Francia
Hora de inicio:
4 de septiembre de 2024
Cliente:
Suez
Duración:
4 meses
Tipo:
Proyecto piloto no remunerado
Aprendizajes: En esta serie de pruebas de laboratorio, se evaluó la precisión del PT1 y se concluyó que tanto en condiciones normales como en condiciones de discapacidad, el dispositivo mantiene un muy buen nivel de precisión. El cliente estaba satisfecho con los resultados obtenidos.
Imagen 6: Configuración del laboratorio con una válvula de mariposa colocada aguas arriba del PT1. Condición desfavorable.
Imagen 7: Figura 7: Solo en el caso de una válvula abierta al 30% aguas arriba, los resultados están considerablemente por encima de los límites de OIML R49. Si se utiliza un estabilizador, este problema se puede mejorar.
Fase 2: Prueba de Campo
La prueba principal fue la capacidad del PT1 para funcionar de manera continua en un entorno del mundo real durante 12 semanas, con un rendimiento evaluado en comparación con un caudalímetro de referencia.
Imagen 8: CTO de PYDRO y gerente de proyecto de SUEZ en un sitio de instalación
Imagen 9: Equipo SUEZ instalando el PT1
Imagen 10: PT1 Junto al Caudalímetro de Referencia
Continuidad de Datos y Rendimiento de Alta Resolución
El ensayo confirmó que el PT1 sobresale en la adquisición de datos donde las soluciones de batería tradicionales fallan:
• Flujo de Datos de Alta Resolución: Durante el período de tres meses, el sistema mantuvo con éxito un 98% de tiempo de actividad para la continuidad de datos a nivel de minutos (24/7). Esta transmisión de datos continua y de alta frecuencia es una capacidad fundamentalmente desbloqueada por el mecanismo de autoalimentación.
• Alineación de Flujo: Los datos de flujo minuto a minuto demostraron una alineación excepcional con el flujo de referencia, capturando ciclos de consumo diarios, incluyendo picos críticos y períodos de bajo flujo, con alta fidelidad. (Ver Gráfico de Comparación de Campo)
Superposición de datos de flujo de PYDRO (azul) contra el medidor de referencia (rojo) durante una semana, demostrando una alta sincronización y captura precisa de los picos/ciclos de consumo bajo.
Imagen 11: Comparación del Flujo de Pruebas de Campo
Exactitud Volumétrica y Análisis de Errores
El PT1 demostró tanto una alta estabilidad a largo plazo como una comprensión clara de los desafíos en la comparación de datos a corto plazo:
• Estabilidad de Auditoría Volumétrica: Cuando los datos se agregaron al nivel semanal, el PT1 logró un Error Medio Absoluto superior de solo 0.81% en comparación con el medidor de referencia. Esta precisión a largo plazo es vital para auditorías de balance hídrico confiables y verificación de Agua No Registrada (ANR).
• Comprendiendo la De desviación a Corto Plazo: Mientras que la precisión agregada es casi perfecta, los datos muestran una mayor desviación instantánea a intervalos más cortos (por ejemplo, un Error Medio Absoluto de 9.02% en el intervalo de 15 minutos). Esto es característico de comparar sistemas asincrónicos de alta frecuencia. La medición continua del PT1 (a nivel de minuto) expone cualquier ligero error de sincronización temporal u offset entre su marca de tiempo y el intervalo de registro del medidor de referencia. Estos errores relacionados con el tiempo se autocorrigen y se cancelan a medida que los datos se agregan a sumas diarias o semanales, confirmando la capacidad robusta y superior de medición volumétrica subyacente del PT1.
Perspectiva Operativa: Captura de Evento Transitorio
Los datos de alta frecuencia ofrecieron un beneficio operativo crucial: la capacidad de capturar eventos dinámicos. Un ejemplo notable incluyó la detección de un evento de flujo inverso que duró aproximadamente una hora, una anomalía que se habría perdido o suavizado en gran medida por un registrador de 15 minutos. Esta capacidad es fundamental para identificar y gestionar transitorios de presión dañinos y validar las entradas del modelo de red.
De la validación en laboratorio a la precisión en campo
Integración con AQUADVANCED® y Reducción de OpEx
La colaboración entre SUEZ/PYDRO validó una tecnología que aborda directamente una barrera económica central para la digitalización: el costo y la logística de la energía.
• Integración con AAWN: Como siguiente paso, el flujo de datos continuo del PT1 podrá integrarse sin problemas en la arquitectura de datos de AAWN, permitiendo a SUEZ aprovechar completamente su plataforma digital para la creación de paneles en tiempo real, alarmas proactivas y calibración de gemelos digitales.
• Reducción de Gastos Operativos (OpEx): Al eliminar la necesidad de intercambios de batería rutinarios, trabajos civiles relacionados con la energía y visitas al sitio para configuraciones o verificaciones de salud, el PT1 puede impactar directamente en el perfil de OpEx:
Categoría KPI
Métrico (Resultado Agregado)
Beneficio desbloqueado
Continuidad de Datos
98% de tiempo de actividad para datos a nivel de minuto
Los datos de alta frecuencia siempre disponibles eliminan los puntos ciegos y la latencia.
Precisión Volumétrica
Error medio absoluto semanal: 0.81%
Estabilidad a largo plazo confirmada para el cálculo y la auditoría de NRW.
Eficiencia Operativa
Reemplazos de Batería: Cero
La gestión remota y la autoalimentación eliminan los costos operativos recurrentes (cambios de batería, cortes de energía).
Visibilidad del Evento
Detección de Eventos: Confirmado
La muestreo de alta frecuencia captura eventos de flujo, como el flujo inverso medido y perdido por registradores restringidos.
