Crisis en el "tic-tac", IA inteligente para detectar fugas de agua

Las tuberías con fugas son un "enemigo" indetectable en la "batalla" por la conservación del agua.Esto supone una pérdida media mundial de 301 TP3T de agua potable canalizada.Y en algunas regiones, el porcentaje llega incluso a 70%.Estas fugas suelen ser difíciles de localizar, pero una innovadora tecnología de IA está cambiando ese dilema, haciendo que la detección de fugas sea más rápida y precisa.

Una prominente "X" blanca señala una boca de riego con fugas en el distrito de San Tan Hose, en el sureste de Phoenix (EE.UU.). Se trata de una fuga moderada, de entre tres y siete galones por minuto. Aunque parezca insignificante, una fuga tan constante puede suponer una cantidad de agua asombrosa, suficiente para cubrir las necesidades diarias de agua de 43 hogares al día.

Cabe destacar que la fuga no presentaba ninguno de los signos típicos de una fuga de agua, ni charcos, ni verdor inesperado en un paisaje desértico, ni hundimiento del pavimento. El agua, que se filtraba lentamente por la parte inferior de la boca de riego.

Es probable que este problema no se descubra hasta el siguiente ciclo de mantenimiento de hidrantes, que puede durar hasta cinco años.

Jacob Rogers.Director de División de EPCOR, la mayor empresa privada de agua de Arizona

Afortunadamente, sin embargo, esta fuga fueHerramientas acústicas de IA desarrolladas por FIDO TechLocalice y marque con antelación.Esta herramienta no sólo permite localizar con precisión las fugas, sino que también prioriza las fugas en función de su tamaño, lo que ayuda a las compañías de agua a llevar a cabo las tareas de reparación con eficacia.FIDO, con sede en Oxford (Reino Unido), colabora con empresas de servicios públicos como EPCOR y la Comisión de Recursos Hidráulicos del Estado de Querétaro (México) para impulsar esta innovación tecnológica. La asociación forma parte de la Iniciativa Global de Reabastecimiento de Agua de Microsoft, que pretende mejorar los recursos hídricos optimizando la gestión del agua en la red mundial de operaciones de Microsoft, incluidas las cuencas hidrográficas en torno a sus centros de datos.

 ▲ Un sensor FIDO instalado en un accesorio de tubería en un pozo de inspección en Londres. Fotografía cortesía de Microsoft.

A finales de junio de 2024, Microsoft habrá construido una cartera global de más de 75 proyectos diversificados de recarga de agua.

◉ En Fargo (Dakota del Norte), Microsoft une fuerzas con el Proyecto Audubon Dakota para trabajar en laRestauración de vastos hábitats de pastizales.;

◉ mientras trabaja en estrecha colaboración con un equipo de Ciudad del Cabo (Sudáfrica).Control de la propagación de especies invasoras y restauración cuidadosa de las cuencas hidrográficas.

◉ Además, Microsoft está adquiriendo activamente servidumbres de conservación en el condado de Comal (Texas) para ayudar a EdwardsRecarga y recuperación de acuíferos.

◉ En Nuevo México, Microsoft firmó un acuerdo con la tribu apache jicarilla para trabajar juntos con el fin deProtección de especies de peces amenazadasy mejorar significativamente la seguridad hídrica del Estado.

◉ Y en el estado indio de Karnataka, Microsoft ha conseguido mucho dinero a través de laProyecto de restauración de estanquesLa gestión de los recursos hídricos subterráneos es una de las prioridades de la UE, ya que mejora la disponibilidad de los recursos hídricos subterráneos para la comunidad local.

También financiamos proyectos que mejoran la eficiencia en el uso del agua y reducen su consumo global, aumentando así la disponibilidad de agua en las cuencas hidrográficas y las comunidades locales.

Eliza Roberts.Director de Recursos Hídricos, Microsoft

La asociación de Microsoft con FIDO es un ejemplo de ello. Desde 2023, Microsoft tiene un contrato con Thames Water para llevar a cabo la detección de fugas de agua en partes de Londres. Además, Microsoft también ayudó a FIDO a mejorar su tecnología de detección de fugas de agua durante el evento Microsoft Hackathon de Londres.Las herramientas de IA de FIDO se basan en los servicios GPT-4 de OpenAI y Microsoft Azure OpenAI para llevar la detección de fugas acústicas a un nivel completamente nuevo.

 ▲ La tecnología de IA de FIDO analiza los datos en segundos e identifica inmediatamente las características únicas de una fuga en una tubería. Fotografía cortesía de Microsoft.

La tecnología de IA de FIDO recopila archivos acústicos de pequeños sensores móviles desplegados en la red de tuberías de agua, "y luego dejamos que la IA los analice de forma inteligente a escala global. No necesitamos conocer el material, la profundidad o las dimensiones de la tubería, simplemente dejamos que la tecnología de IA reconozca el sonido de una fuga a partir de los complejos datos acústicos".A pesar del ruidoso entorno de fontanería, la IA puede atravesar el ruido y localizar fugas.", explica Victoria Edwards, consejera delegada y cofundadora de FIDO.

FIDO también está promocionando su tecnología de detección de fugas por IA a través de la plataforma Water United, un nuevo proyecto creado por Microsoft y otros socios para unir a los sectores público y privado en la cuenca del río Colorado con el fin de abordar los retos relacionados con el agua.

Microsoft corre con los gastos de detección de fugas en FIDO, mientras que la empresa de suministro de agua corre con los gastos de reparación de fugas. Roberts dijo que la cantidad de agua ahorrada con la ayuda de Microsoft contará para sus objetivos de recarga de agua en función de la relación entre su inversión y el coste total de la detección y reparación de la fuga.

 01 Las fugas de agua son mucho más que un simple derroche de agua

Detener las fugas en las tuberías municipales no es sólo una cuestión de conservación del agua, sino que también afecta a la disponibilidad de agua para los clientes y las comunidades a las que prestan servicio las empresas de agua. Para las comunidades, las fugas no sólo suponen una pérdida directa de agua, sino también un importante coste de mantenimiento, denominado "agua no facturada" porque nunca llega a los hogares de los clientes de pago. Sin embargo, el coste de esta pérdida es compartido en última instancia por todos.

"Hemos adquirido una serie de empresas de agua en dificultades en Arizona, con pérdidas de agua que oscilan entre 301 TP3T y 401 TP3T."Shawn Bradford, vicepresidente senior de EPCOR para la regulación del agua en Arizona y Nuevo México, admite:"Para compensar las pérdidas por fugas, tuvimos que aumentar la capacidad de bombeo de la 40% para satisfacer la demanda de suministro de agua de pozos o plantas potabilizadoras a los hogares, lo que sin duda añadió un enorme coste que, en última instancia, fue compartido por todos los clientes."

 San Tan Valley.

es una próspera comunidad en el desierto de Arizona.

EPCOR ha reducido significativamente el porcentaje de agua no facturada no incluida en la facturación debido a fugas y pérdidas de 271 TP3T a unos 101 TP3T, un logro que se atribuye en gran medida a la introducción de la tecnología de FIDO.Edwards, de FIDO, describe los sensores personalizados que ofrece FIDO como capaces de adaptarse perfectamente a todo tipo de instalaciones de tuberías, ya se trate de un lugar de fácil acceso, una boca de riego, el interior de válvulas o cerca de grifos, todo lo cual permite un despliegue preciso. de fácil acceso, en una boca de incendios, en el interior de válvulas o cerca de grifos, todo lo cual permite un despliegue preciso.En el área de servicio de San Tan, de 160 millas cuadradas, el sistema de tuberías de EPCOR se ha equipado con 4.554 de estos sensores de última generación, capaces de registrarlo todo, incluso los sonidos más bajos y débiles.

El sonido viaja de forma diferente en los distintos medios, igual que los instrumentos de una orquesta escolar: los trombones tienen tubos largos y un sonido más tenue, en comparación con las trompetas, que tienen tubos más cortos y frecuencias más altas. Cabe señalar que las fugas más grandes suelen ser las más silenciosas y difíciles de detectar por el oído humano, sobre todo en entornos con tuberías de plástico.

Victoria Edwards.Consejero Delegado y Cofundador, FIDO

Las empresas de servicios públicos llevan mucho tiempo recurriendo a equipos acústicos para detectar fugas, y la tecnología FIDO supone un gran salto adelante.Utiliza algoritmos de IA de aprendizaje profundo para analizar con precisión las cantidades masivas de datos recogidos por los sensores.El algoritmo es capaz de reconocer la fuente del sonido, ya sea una fuga en una tubería de agua u otras fuentes de perturbación como ruidos mecánicos o el rugido de un tren, y puede evaluar con precisión el tamaño de la fuga y determinar su ubicación. Además, puede evaluar con precisión el tamaño de una fuga y señalar su ubicación.Otro aspecto destacado de la tecnología de FIDO es que su sistema de IA admite la interacción en lenguaje natural, lo que facilita enormemente el trabajo a los técnicos de las empresas de servicios públicos.

Aunque EPCOR ha utilizado detectores acústicos de fugas, la mayoría de las nuevas infraestructuras de tuberías utilizan materiales plásticos o de cloruro de polivinilo (PVC) que carecen de propiedades de resonancia, lo que ha supuesto un complicado enigma para el sector porque las fugas en las tuberías de plástico no producen el efecto de resonancia que se encuentra en las tuberías metálicas. Pero FIDO puede conseguir esta característica en las tuberías de plástico.

Además, Bradford dijo que las tuberías de plástico se adaptan mejor a la química del suelo del suroeste de Estados Unidos y son el material preferido en la zona de San Tan Valley. San Tan Valley ha crecido rápidamente en las tres últimas décadas y sigue siendo una de las comunidades de mayor crecimiento de Estados Unidos. La empresa de servicios también utiliza tuberías metálicas, algunas de las cuales tienen entre 60 y 70 años pero siguen en buen estado. Además de envejecer, las tuberías pueden romperse por diversos motivos, como el desplazamiento del suelo debido a los ciclos de hielo-deshielo. En el Valle de San Tan, de rápido crecimiento, las zonas de construcción suelen convertirse en zonas de grandes fugas.

Rogers señaló que, antes de adoptar la tecnología FIDO, las empresas de servicios públicos recurrían al uso de imágenes por satélite para detectar indicios de fugas de agua, como el crecimiento inusual de la vegetación. Pero el crecimiento de la vegetación lleva tiempo y el ciclo de detección es largo. En cambio, FIDO puede localizar rápidamente las fugas.

 02 Soluciones rápidas y flexibles

El sistema de inteligencia artificial de FIDO también analizará de forma inteligente el mapa de la red de la empresa de servicios públicos, sugiriendo ubicaciones óptimas para el despliegue de sensores, evitando los puntos ciegos de supervisión, con información rápida y disponible al instante, explicó Edwards. Esto permite realizar tanto pruebas a corto plazo como un seguimiento a largo plazo. Los sensores son fáciles de desplazar y pueden vigilar distintas zonas de la red en función de las necesidades.

Tras reparar una fuga, pueden desplegarse sensores a ambos lados de la fuga para verificar la eficacia de la reparación o controlar si las operaciones de excavación han desencadenado una nueva fuga. A continuación, estos sensores pueden trasladarse a otras zonas de la red para continuar la vigilancia. Al mismo tiempo, el sistema de IA de FIDO puede evaluar el volumen de agua que se fuga, lo que facilita la priorización de los trabajos de reparación en función del nivel de impacto.

Los hidrantes con fugas marcados con una "X" se reparan rápidamente debido al fallo de la junta. Sin embargo, no todas las fugas pueden repararse tan fácilmente. La reparación de tuberías enterradas requiere excavación, y la colocación precisa es fundamental para evitar daños innecesarios en la calle, el pavimento o el jardín. Esto no sólo reduce las molestias al tráfico, sino que también reduce el coste de volver a colocar la tubería después de la reparación: cuanto menor sea el área de excavación, menor será el coste.

Bradford compartió ejemplos de fugas complicadas con las que se ha encontrado en diversos lugares, como en Edmonton (Canadá), donde el equipo de Bradford localizó una fuente que perdía 13 millones de galones de agua al día, pero tardó cuatro días en encontrarla finalmente. El hecho de que Edmonton sea una gran ciudad con una gran población y un tiempo extremadamente variable añade complejidad a la detección de fugas. La fuga se encontraba en una zona urbanizada donde el agua se filtraba del suelo al sistema de recogida de aguas pluviales, lo que dificultaba su detección.

En comparación.EPCOR detectó más de 250 fugas en San Tan Valley (Arizona) en un año.

La reparación de fugas es una tarea continua, y Edwards, de FIDO, señala: "Continuamente surgen nuevas fugas. A ello contribuyen factores ambientales como el asentamiento del terreno, las actividades de construcción y la corrosión. Incluso las fugas más pequeñas en las tuberías son como cavidades; no se curan solas, sino que hay que repararlas a tiempo".

La naturaleza continua e interminable del mantenimiento de tuberías es lo que llevó a Microsoft a comprometerse con FIDO y las empresas de servicios públicos a las que presta servicio en un programa de detección de fugas mediante inteligencia artificial de 10 años de duración.

Roberts subrayó que "el reto del agua es complejo y desalentador, pero las formas de ahorrar agua y maximizar su valor no lo son.El uso de la tecnología de IA para identificar y verificar las reparaciones de fugas es solo un ejemplo. Estamos muy contentos de ampliar nuestro impacto en la protección de los recursos de agua dulce a través de asociaciones como estas."