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Joaquim Martí i Marquès*
Joaquim Martí i Marquès. Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos. Director de Explotación de Clavegueram de Barcelona, S.A. (CLABSA)
Descriptores: Explotación centralizada, Telecontrol, Saneamiento, Drenaje urbano, Ingeniería sanitaria, Urbanismo
La evacuación y control de las aguas residuales y pluviales, con la finalidad de proteger a la población, a la urbanización y al medio ambiente, que es en el sentido más amplio la misión del alcantarillado o drenaje urbano, hoy día no es concebible sin el uso de métodos, técnicas y tecnologías de gestión avanzada.
Los costos crecientes y desmesurados de las obras de infraestructura del drenaje urbano, así como la demanda progresiva de la ciudadanía en la mejora de sus condiciones de vida ambientales, en la ciudad y en su entorno natural (ríos y mares), unidos a los avances tecnológicos actuales, han llevado a que desde el inicio de la década de los setenta varias ciudades en el mundo hayan implantado sistemas de gestión avanzada del drenaje urbano.
En nuestro país, a medida que se va mejorando y solucionando la gestión del agua potable, con la aplicación de técnicas similares, el interés se va desplazando al control del alcantarillado (inundaciones y vertidos contaminantes), que siempre habían constituido el servicio público más abandonado y desconocido. Los primeros trabajos de modelización de redes de alcantarillado y estudios de regulación hidráulica del drenaje se producen en España a principios de la década de los ochenta.
La década de los noventa representará con toda seguridad un avance espectacular en los sistemas de drenaje urbano, tanto en el alcantarillado como en la depuración de las aguas, contemplados de forma integral.
Los sistemas informáticos de explotación centralizada de redes de saneamiento se enmarcan dentro de las tecnologías de aplicación para llevar a cabo la implantación de la gestión avanzada del drenaje urbano.
Ámbito y Misiones del Drenaje Urbano
El ámbito funcional integral del drenaje urbano abarca la total evacuación y control de las aguas residuales y pluviales.
En cuanto a las aguas pluviales, el drenaje urbano contempla:
— El estudio de la pluviometría y demás fenómenos meteorológicos, su supervisión, cuantificación y previsión.
— El conocimiento de las cuencas vertientes, características físicas, propagación superficial del agua de lluvia una vez caída en la superficie terrestre (escorrentía), infiltración, evaporación, etc.
— El proceso del transporte a través de redes de alcantarillado, unitario o separativo, y/o de redes de drenaje superficiales.
— La regulación y efectos de las inundaciones.
— El vertido final al medio receptor.
Y en lo que se refiere a las aguas residuales, comprende los siguientes aspectos:
— El conocimiento de los orígenes de las aguas, ya sean domésticas, industriales u otras, y de su calidad y volumen.
— El control de los albañales o acometidas a la red de alcantarillado.
— El transporte en la red y su interrelación con las aguas de lluvia.
— La regulación y control de la red.
— La depuración de las aguas residuales y su vertido final.
— El vertido sin depuración al medio receptor, en casos de lluvia intensa en sistemas unitarios (Descargas del Sistema Unitario-dsu).
— El control de la contaminación.
Las misiones del drenaje urbano son tres: higienista, proteccionista y medioambiental.
Desde finales del siglo pasado, en Londres primero, después en París y posteriormente en Barcelona (ingeniero de caminos García Fária), ante las devastadoras epidemias de cólera (4.000 muertos en 1885 en Barcelona), consecuencia de las deplorables condiciones sanitarias, se establecen las bases del higienismo urbano, como remedio fundamental en la reducción de la mortalidad.
La corriente higienista, según la cual la salud de las personas depende de las condiciones higiénicas del medio en que se desenvuelven, ya tiene sus orígenes en la antigua Grecia, pero no es hasta los siglos xviii y xix cuando toma fuerza la creencia de que muchas enfermedades tienen su origen en las aguas contaminadas.
Así pues, la misión más básica del alcantarillado es la higienista, es decir, el saneamiento de las aguas para evitar focos contaminantes que afecten a la salud pública, evacuando las aguas residuales con el menor riesgo posible.
Misión proteccionista contra inundaciones
La urbanización desmesurada de las grandes ciudades, acaecida con el desarrollo industrial de finales de siglo pasado y más destacadamente desde principios del siglo xx, la alteración de los cauces de las cuencas vertientes naturales y la utilización extendida de sistemas unitarios de drenaje urbano, han provocado una mayor ocurrencia de inundaciones, de efectos desastrosos, ante episodios pluviométricos frecuentes.
La protección ciudadana, de personas y bienes, ante estos sucesos pluviales constituye una segunda misión básica del drenaje urbano o alcantarillado.
Por otro lado, el creciente nivel de calidad de vida aumenta la importancia de esta misión de seguridad ante las inundaciones.
Para dar una buena respuesta a esta segunda misión nos enfrentamos con el complejo proceso pluviométrico e hidrológico, cuyo conocimiento exige una extensa historia de mediciones causa-efecto, así como el desarrollo de tecnologías desconocidas hasta hace pocas décadas.
Misión ecologista-medioambiental
Con el desarrollo sociopolítico y cultural de la segunda mitad de este siglo, se producen nuevas demandas sociales, una de las cuales es la protección medioambiental.
Los residuos en las concentraciones urbanas son cada vez mayores y más contaminantes. Los residuos líquidos, objeto del drenaje urbano, representan una parte vital de prevención en la lucha contra la contaminación del medio ambiente.
La contaminación relacionada con el alcantarillado se produce de tres formas:
— Aérea, por desprendimiento de gases, que pueden acumularse en la red.
— Del terreno, por filtraciones, fisuras o roturas de la red o vertidos de fosas sépticas.
— De ríos y mares, por vertidos de colectores y emisarios no suficientemente depurados. Especial importancia tienen las descargas de sistemas unitarios (dsu).
En este sentido, la tercera misión básica del drenaje urbano es la ecologista medioambiental, cuya trascendencia es muy grande, tanto a nivel económico como social.
Problemática del drenaje urbano
A continuación se describen los problemas que es común encontrar en el drenaje urbano.
Los factores naturales causantes de muchos problemas de drenaje urbano son dos: la configuración orográfica del territorio donde se asienta la ciudad y sus alrededores, y las características climatológicas, y especialmente sus regímenes pluviométricos.
La orografía del territorio suele representar un problema adicional que dificulta el drenaje o evacuación de las aguas. Los asentamientos de las ciudades no siempre se encuentran en zonas de pendientes suaves, sino más bien en valles, con zonas deprimidas, con obstáculos naturales para la evacuación y a veces afectados por fenómenos de dinámica litoral. No obstante, la hidrología urbana tiene soluciones para este tipo de problemas siempre que se efectúen con la previsión y con los medios adecuados.
Los fenómenos de dinámica litoral pueden constituir graves inconvenientes en ciudades costeras. Además de las acumulaciones de arena y tierras en los finales de emisarios y colectores unitarios, los temporales marinos, las olas y las mareas astronómicas y meteorológicas pueden incidir grandemente en acrecentar la problemática del sistema de alcantarillado.
La pluviometría de la región también puede representar otro problema de vital importancia. Como ilustración, en las zonas húmedas europeas la precipitación anual pasa de 1.000 mm, los días de lluvia suelen ser muchos (100-200) y las intensidades no sobrepasan los 50 mm/h para intervalos de 15 minutos; sin embargo, en el área mediterránea, la precipitación anual apenas es de 600 mm, pero con muy pocos días de lluvia (40-70) y con intensidades que pueden alcanzar los 150 mm/h, para intervalos de 15 minutos.
En toda la cuenca mediterránea española se agudizan especialmente los problemas pluviométricos, como es bien sabido. En ella, los episodios pluviométricos son capaces de concentrar en 2-3 días la mitad de la precipitación anual, o en 30-60 minutos una cuarta parte de la misma, factores sin duda decisivos en la problemática generalizada del drenaje urbano.
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Fig. 1. Ámbito y misiones del drenaje urbano. |
Causas de planificación urbanística
A las causas naturales anteriores, el hombre ha añadido otras de efectos a veces más perjudiciales.
El desarrollo urbanístico desmesurado y la especulación han contribuido a una urbanización no bien planificada, ocupando las cuencas naturales y modificando los sistemas drenantes históricos, impermeabilizando casi totalmente el territorio, sin planes directores para el alcantarillado y con un desconocimiento profundo del funcionamiento del drenaje urbano (incluso, en muchos casos, se desconoce la situación de la red completa).
Las infraestructuras subterráneas, tales como viales subterráneos, redes de agua, electricidad y demás servicios, líneas de metro y ferrocarril subterráneo, aparcamientos, etc., representan una dificultad más para la red de alcantarillado, si no se prevén coordinadamente con éste en la fase de planificación.
La velocidad del proceso urbanístico actual es tan grande que hace aún más imprescindible una mayor precisión y una mayor imaginación en el uso de criterios avanzados y alternativos a los tradicionales, ya que de otro modo, los colectores diseñados se quedan insuficientes en muy poco tiempo, con la consiguiente repercusión económica de una infraestructura urbana que, aunque no visible, alcanza valores económicos muy elevados, tanto de inversión como de mantenimiento y conservación.
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Fig. 2. Causas naturales en la problemática del drenaje urbano. |
Deficiencias en la red de alcantarillado
Las principales deficiencias existentes en las redes de alcantarillado son las siguientes:
Colectores insuficientes, en las zonas céntricas, litorales o bajas, debido a las demandas crecientes producidas por la extensión periférica o por el aumento de la densidad urbana. Con ello se provocan zonas de alto riesgo de inundación, conocidas en todas las ciudades, y, a veces, de alto coste de resolución.
Deterioro de las instalaciones, ya sean imbornales, rejas, albañales o acometidas, pozos de registro, estaciones de bombeo, sifones, rápidos, aliviaderos, areneros, etc. Su estado suele ser poco cuidado, puesto que a veces ni siquiera se mantienen ni conservan, produciendo considerables problemas en el funcionamiento del sistema de drenaje urbano.
Inflexibilidad de la red, debida a una concepción tradicional pasiva, sin posibilidad alguna de maniobra o cambio, a pesar de que las aguas pluviales que transportan los sistemas unitarios (mayoritariamente utilizados) son regímenes irregulares, variables en el tiempo y en el espacio.
La gestión y explotación realizadas en el alcantarillado suelen ser muy precarias y muy limitadas, a la vez que pasivas. La única actividad que se suele efectuar es la limpieza y conservación de la red y, en muchos casos, tan sólo como medida correctiva ante problemas de obturaciones o roturas. Podemos señalar en este apartado los siguientes aspectos:
• Desconocimiento del sistema, tanto de la información más básica relacionada con la propia red de alcantarillado, como de la información pluviométrica, de las cuencas, del territorio, de la calidad del agua y de los vertidos al medio receptor, así como del funcionamiento del drenaje integral. La medición y el tratamiento de la información de un sistema complejo como este, requiere, lógicamente, el uso de sistemas informáticos.
• Mantenimiento insuficiente, ya que, como se ha dicho, lo más que se realiza, en general, es una limpieza periódica y una conservación correctiva. Las instalaciones no se suelen mantener o el mantenimiento se hace de forma muy precaria debido a los escasos presupuestos disponibles. No es usual estudiar programas preventivos, validados mediante modelos o simulaciones, siendo desconocida la efectividad de limpiezas periódicas sobre algunas zonas.
• Carencia de regulación, base de una explotación dinámica, mediante técnicas y tecnologías avanzadas de gestión, que permitan un control centralizado y/o local del funcionamiento y una optimización técnica y económica del sistema de drenaje; prácticamente, en España no existe este tipo de gestión, aunque actualmente ya se están iniciando las primeras experiencias parciales.
• dsu incontroladas, es decir, descargas de sistemas unitarios al medio receptor de forma incontrolada, con los consiguientes desórdenes ambientales que ello provoca. Los colectores finales son interceptados en períodos secos para llevar las aguas residuales a la depuración; sin embargo, ante un episodio lluvioso, aunque su duración sea muy pequeña, de forma automática y rígida, descargan directamente al medio receptor tanto las aguas residuales como las de lluvia, que arrastran el efecto de lavado de la superficie de las calles y del interior del alcantarillado.
Bases y objetivos de una gestión avanzada
A continuación se describen las bases y objetivos de una gestión avanzada, posible gracias al uso, entre otros, de sistemas informáticos de explotación centralizada.
La gestión avanzada del drenaje urbano (gadu) constituye en sí una nueva filosofía de explotación del alcantarillado, basada en una vieja regla del progreso: aplicar los métodos, técnicas y tecnologías de vanguardia, utilizadas en los sectores de actividad más punteros, a los sectores más atrasados, como es la explotación del alcantarillado, que en general se puede calificar como arcaica.
Existen diversas reticencias para aplicar las técnicas gadu: creencia en una especificidad singular del alcantarillado, desconfianza en tecnologías desconocidas, miedo al cambio de funcionamiento, etc.
La gestión avanzada se basa en la utilización de las siguientes técnicas conceptuales:
• Conocimiento preciso del sistema, base fundamental de cualquier gestión o explotación eficaz, necesario con una perspectiva histórica y con un tratamiento informatizado. La cartografía mecanizada del territorio y de la red, la disposición de un modelo calibrado de simulación de la red y la implantación de un sistema de telesupervisión son ejemplos bien representativos de herramientas informatizadas necesarias para el conocimiento preciso del sistema.
• Planificación adecuada, es decir, planificación moderna utilizando criterios avanzados de regulación y control, Técnicas Alternativas al Drenaje tradicional (tad), herramientas de modelación y simulación, etc. En este punto deben destacarse adicionalmente dos aspectos fundamentales: que la planificación sea actualizada permanentemente y que abarque todo el ámbito del sistema de drenaje, sin olvidar el control de los vertidos o descargas del sistema unitario (dsu). Es evidente que la actuación descrita sobre el alcantarillado requiere indefectiblemente la construcción e implantación de toda una serie de obras e instalaciones especiales, previamente planificadas: depósitos de retención, compuertas de derivación, sistemas controlados de bombeos y depuradoras, interceptores controlados de aguas residuales y colectores de interconexión de cuencas.
• Explotación dinámica, que permitirá una actuación activa sobre el alcantarillado, desencadenando distintas estrategias operacionales ante episodios lluviosos o vertidos peligrosos. Esta técnica conceptual está basada, a su vez, en las técnicas de regulación hidráulica, que posibilitan modificaciones del régimen de caudales, reparto territorial de avenidas, aprovechamiento de las capacidades de la red e instalaciones existentes y reducción de los puntos de caudal peligrosos, con lo que se evitan muchas inundaciones y se reducen los efectos de otras.
Las técnicas descritas precisan unas tecnologías informatizadas de explotación centralizada de las redes de saneamiento.
Por último, completando las bases técnicas y las tecnologías de gestión avanzada del drenaje urbano, gadu, no podemos olvidar la necesaria utilización de metodologías sistematizadas en el planteamiento, desarrollo e implantación de las mismas.
Los objetivos de la gestión avanzada gadu tienen unos efectos económicos muy importantes, que valorados en toda su extensión pueden representar ahorros sorprendentes. Indudablemente también tienen otros aspectos cualitativos (sociales, ambientales y políticos) de fuerte impacto. Los principales son los siguientes:
• Reducción del riesgo de inundaciones: las técnicas conceptuales de planificación moderna y gestión dinámica, basada en la regulación hidráulica, permiten reducir considerablemente el riesgo de inundaciones (sus efectos y su frecuencia), especialmente con regímenes pluviométricos intensos, como son los mediterráneos. Se puede estimar la reducción de la frecuencia de inundaciones entre un 25% y un 75%.Hemos de tener presente que las técnicas gadu pueden ser, en algunos casos, la única solución para reducir las inundaciones, ya que las dificultades técnicas de las soluciones clásicas, incluso de gran envergadura y coste, pueden llegar a ser insalvables en zonas muy densas.
• Reducción del coste de las inversiones en infraestructura: el coste de las inversiones en infraestructura del alcantarillado, como es sabido, alcanza cifras cada vez mayores. Las técnicas y tecnologías gadu, según estudios teóricos y experiencias prácticas, pueden lograr reducciones de hasta un 30% del coste, manteniendo los mismos efectos y resultados.
• Optimización del mantenimiento actual de la red: la explotación básica realizada sobre la red, referida a la limpieza y conservación de la misma, se verá mejorada sensiblemente debido al conocimiento preciso del funcionamiento del sistema, a la disponibilidad de un sistema de información ágil, a la posible aplicación de ciertas maniobras de autolimpieza de la red, al control de la calidad de las aguas y su efecto en las alcantarillas, colectores y demás instalaciones.
• Mejora del medio ambiente: los vertidos o Descargas de Sistemas Unitarios (dsu) al medio receptor, en tiempo de lluvia, aportan una contaminación inadmisible al medio ambiente natural, que debe protegerse a toda costa. En este sentido, únicamente las técnicas gadu pueden resolver satisfactoriamente los problemas causados por las dsu, tal como lo prueban los éxitos conseguidos en varias ciudades europeas, americanas y japonesas, que confirman su viabilidad y eficacia.
• Mejora de la seguridad de los trabajadores y de la información a los ciudadanos: las condiciones en el interior de los colectores son muy agresivas y, por tanto, debe mejorarse al máximo la seguridad del personal que trabaja en la red: en tiempo seco localizando aguas o ambientes singularmente contaminados y en tiempo de lluvia avisando al personal en caso de peligro.
La disposición de un sistema de información ágil, flexible y completo permitirá, en tiempo seco, suministrar la información solicitada por los ciudadanos sobre las características ingenieriles y urbanísticas de la red y, en tiempo de lluvia, proporcionar la información necesaria del riesgo y amplitud de posibles inundaciones.
• Efecto multiplicador a otros servicios públicos: la gestión ágil, dinámica y moderna, mediante aplicación de tecnologías de vanguardia, de un servicio público como el alcantarillado urbano, con innumerables interrelaciones con otros servicios, comporta la propagación de nuevos métodos y técnicas a los citados servicios urbanos con efectos multiplicadores muy positivos.Conveniencia económica y sociopolítica
Los objetivos enumerados justifican sobradamente la gestión avanzada del drenaje urbano gadu. Adicionalmente, la conveniencia de la gestión avanzada gadu se hace más necesaria por la existencia de una problemática generalizada en el drenaje urbano, que se agrava paulatinamente causando múltiples efectos: olores denunciados por la población, limpieza insuficiente de la red, obturaciones y fugas de aguas residuales, accidentes y roturas de las alcantarillas, inundaciones, desastres ambientales de las dsu, extensión y refuerzo permanente en la red, etc.
Todos estos problemas precisan soluciones, cuyos enormes costes de inversión repercuten en un incremento de los presupuestos ordinarios y/o en la necesidad de presupuestos extraordinarios.
La actual situación de los municipios requiere la búsqueda de nuevas soluciones, que puedan paliar el crecimiento desmesurado de sus presupuestos.
En consecuencia, la gestión avanzada gadu está sobradamente justificada en muchísimos casos, aunque no sea más que por las implicaciones económicas que comporta.
En cada caso se podría realizar un estudio detallado sobre la conveniencia de aplicar ciertas técnicas gadu; pero de forma generalizada, siempre se obtendrán unas ventajas económicas importantes, complementadas con otras ventajas sociopolíticas de gran repercusión, tal como se ha expuesto en el apartado anterior.
Descripción funcional del sistema
Un sistema informático de explotación centralizada de redes de saneamiento debe cubrir las siguientes funciones, ordenadas y encadenadas:
Esta es la primera función, es básica para todas las demás, ya que sin información no es posible llevar a cabo las otras funciones. La recogida de datos se concreta en tres puntos:
• Cartografía de base: Recopilación de la cartografía de base existente, tanto en formato papel como en formato informatizado.
• Brigadas de campo: Recogida en campo de la información sobre la red no disponible o no actualizada.
• Telesupervisión: Recopilación a través de medios telemáticos de la información en tiempo real de los parámetros que definen el estado dinámico de la red.
Una vez recogidos los datos del sistema hay que almacenarlos, y de ello se ocupa la segunda función del sistema informático de explotación centralizada. El almacenamiento se concreta en dos puntos:
• Sistema de Información Geográfica (gis): Alimentada desde la cartografía de base y desde las brigadas de campo, se trata de una base de datos especializada en almacenar información geográfica, alfanumérica y relacional, de índole posicional.
• Base de datos de registros históricos: Esta base de datos, alimentada desde la telesupervisión, está especializada en el almacenamiento de información variable en el tiempo.
Una vez la información ha sido recogida y almacenada, esta tercera función realiza un análisis de la misma que permita establecer los criterios de actuación. El análisis se realiza a través de la modelación del sistema que constituye la red de saneamiento. La modelación se nutre tanto del Sistema de Información Geográfica como de la base de datos de registros históricos, y se divide en:
• Modelación “off-line”: Realizada con datos históricos, y cuyos resultados, pasados o futuros, no son simultáneos con el tiempo en que se realiza la modelación.
• Modelación “on-line”: Realizada con datos históricos y también simultáneos al tiempo de modelación, y cuyos resultados representan los valores actuales de las variables de estado del sistema de red modelizada, y por tanto se pueden usar para una actuación en tiempo real.
La cuarta y última función de un sistema informático de explotación centralizada es la actuación en sentido amplio. Subdividimos las actuaciones en:
• Ayuda a la realización de proyectos: Esta función se compone de las aplicaciones clásicas de cálculo, cad, seguimiento, etc; y se nutre de la modelación “off-line”.
• Explotación: La explotación se alimenta, dentro del sistema, tanto de la modelación “off-line” como de la “on-line”.
La explotación se subdivide en aplicaciones de mantenimiento y conservación y en aplicaciones de telecontrol, cubriendo principalmente estas últimas la prevención de inundaciones y el control de los vertidos contaminantes.
Es en la explotación donde el uso de sistemas informáticos y telemáticos avanzados es más imprescindible, pero no deben asociarse únicamente a ella, sino a todas las funciones expuestas en este apartado.
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Fig. 3. Funciones de la explotación centralizada. |
Fig. 4. Diagnóstico previo. Problemática de inundaciones. |
A continuación se describen las cuatro etapas en el diseño de un sistema informático de explotación centralizada.
Antes de acometer las posteriores etapas de diseño es preciso realizar un diagnóstico previo de la situación. Para ello es imprescindible cubrir como mínimo los siguientes puntos:
Datos básicos de la red
Consiste en la recopilación de todos los datos disponibles: Cartografía de base, planos de la red, elementos singulares, definiciones, antecedentes históricos, proyectos, etc.
Datos de explotación
La metodología de la explotación previa a la automatización, es básica para poder realizar un diseño funcional correcto de la misma. Entre otros aspectos es preciso tener en cuenta: estrategias de mantenimiento y limpieza, manejo de actuadores, funcionamiento de la depuración, series históricas de variables hidrológicas, planes de acción ante emergencias, conservación y obra nueva, etc.
Grado de automatización
En el caso de que la red ya posea un cierto grado de explotación automatizada, será preciso recopilar la información que lo defina.
Problemática de inundaciones
Ya que una de las principales finalidades de una red de saneamiento y su explotación es la reducción de las inundaciones, el conocimiento de la casuística propia de la red en lo que se refiere a inundaciones es necesario para el diseño del sistema informático de explotación centralizada.
Problemática de conservación
Aunque la conservación se engloba en lo que podríamos llamar explotación tradicional, es susceptible de una considerable mejora al mecanizar la explotación; por ello es importante conocer la problemática de conservación concreta de la red en cuestión.
Problemática de vertidos contaminantes
Una de las finalidades principales de una red de saneamiento es la reducción de los vertidos contaminantes al medio receptor; por tanto, el conocimiento previo de la casuística específica de la red será una valiosa ayuda para la implantación de la explotación centralizada.
Planeamiento vigente del alcantarillado
La implantación de un sistema informático de explotación centralizada, comporta que las estrategias operativas que se pretende realizar entren dentro de las posibilidades de la red; por ello es necesario conocer el planeamiento vigente del alcantarillado.
Después de haber recopilado la información, y gracias a ello haber realizado un diagnóstico previo, se continúa el diseño realizando un análisis de condicionantes. Entre otros habrán de considerarse:
Marco geográfico y pluviométrico
La orografía del terreno, las características hidrológicas del mismo, el grado de urbanización, la disponibilidad y tipo de puntos de vertido, por un lado; y por otro la estadística pluviométrica y la caracterización del régimen climático, son condicionantes a sopesar en el diseño del sistema.
Forma de la red existente
El planteamiento del sistema informático de explotación centralizada está totalmente condicionado por la forma de la red existente, y su función de control activo sobre la red deberá planificarse en función de esta tipología.
Explotación clásica previa
Ya que la explotación previa deberá seguir llevándose a cabo, y en su caso mejorarla mediante el uso del sistema informático de explotación centralizada, es obvia la necesidad de tenerla en cuenta como condicionante.
Explotación avanzada existente
Es posible que se dé el caso de que ya exista un cierto grado de explotación avanzada; si es así, el sistema informático nuevo vendrá condicionado por el existente y deberá apoyarse en él y complementarlo.
Canales de comunicación disponibles
Siendo el telecontrol centralizado uno de los pilares del sistema de explotación centralizada, existe un condicionante de diseño según cuáles sean los canales de telecomunicación disponibles entre el centro de control y las estaciones remotas. Normalmente se pueden utilizar: comunicaciones vía radio, comunicaciones por línea telefónica (red conmutada o línea dedicada), comunicaciones por fibra óptica, enlaces por microondas, comunicación por satélite, etc.
Dispersión de las competencias administrativas sobre la red, entre diversos organismos
Puede darse el caso de que las competencias sobre la red estén repartidas entre diversas administraciones; ello puede condicionar fuertemente el diseño funcional y operativo del sistema de explotación centralizada.
Optimización y limitación de las inversiones
No se debe olvidar que los recursos en inversiones son limitados, y por tanto se deben aplicar de forma que se optimicen los resultados que se conseguirán con su aplicación. Generalmente no se dispondrá de la totalidad de los recursos que se estimen necesarios para el desarrollo de la totalidad del sistema, y deberá elegirse qué parte del mismo es más importante realizar.
Una vez realizado el diagnóstico previo y el análisis de condicionantes se pasa a la descripción de objetivos del Sistema Informático de Explotación Centralizada.
En cada caso y en función de los condicionantes tratados en el punto anterior se situará el listón en un cierto nivel.
Entre otros se pueden mencionar los siguientes objetivos:
Mejora de la explotación clásica
Se trata de continuar realizando las mismas funciones de explotación tradicional que se llevaban a cabo anteriormente, pero informatizando su realización.
Mecanización inventarial
Las redes de alcantarillado constituyen, y no debemos olvidarlo, un patrimonio importante y de valor elevado. Para su correcta conservación y mantenimiento es importante disponer de un sistema inventarial eficaz.
Cartografía automatizada
No cabe duda de que el disponer de una mecanización de la cartografía y de la red en su más amplio sentido es muy útil en diversos aspectos: gestión, proyectos, modelación, explotación, etc.
Mecanización de la realización de proyectos
La informatización de todos los aspectos en la realización de un proyecto: cálculo, dibujo, escritura, impresión, etc., acrecienta su calidad y reduce considerablemente los tiempos de realización.
Adquisición y tratamiento de datos meteorológicos, hidrológicos, hidráulicos, topográficos y de conservación
Antes de pasar a fases más avanzadas de explotación es fundamental la recogida, mediante los sistemas informáticos y telemáticos adecuados y/o mediante personal de campo, de los datos de tipo meteorológico (lluvias), hidrológico (caracterización de la escorrentía), hidráulico (caudales, velocidades, niveles, etc.), topográficos (determinación métrica de la red), y de conservación (estado estructural y funcional de la red).
Modelización hidrológica, hidráulica y polutiva
En este nivel se procede a la modelización matemática de los procesos hidrológicos e hidráulicos que intervienen en el funcionamiento del alcantarillado, y del proceso de transporte y vertido de contaminantes.
Actuación activa en tiempo real en la red
La consecución de este objetivo marca la frontera entre una explotación convencional (clásica o mejorada) y una explotación avanzada.
La actuación activa en tiempo real consiste en actuar sobre los elementos de regulación de la red (válvulas, compuertas, bombeos, etc.) de forma que se consigan optimizaciones de su uso hidráulico, menor riesgo de inundaciones, y de sus descargas contaminantes. Esta actuación se lleva a cabo desde el centro informático de telecontrol por vía telemática.
Explotación centralizada global
En este último objetivo se incluyen todos los fines que necesitan de la preexistencia de casi todos los objetivos anteriores, como son, entre otros: previsión y control de emergencias, explotación heurística, macromodelización global en tiempo real, etc.
Una vez se dispone de una concepción clara y precisa de los objetivos que se pretende cubrir, debe pasarse a un análisis de las tecnologías aplicables para alcanzarlos, realizando un estudio de costes-características de las mismas, dentro de las que a priori se adapten a los criterios de diseño de los puntos anteriores. Sin ser exhaustivos, el análisis tecnológico debe cubrir:
Hardware informático
Ordenadores y periféricos centrales para las distintas aplicaciones, ordenadores remotos y su periferia de apoyo, para interconectar con sensores y actuadores.
Elementos telemáticos
Dispositivos electrónicos para la transmisión telemática y sus elementos de soporte.
Software informático
Aplicaciones de cartografía, modelización, telecontrol y otras.
Elementos no informáticos
Principalmente sensores (pluviómetros, limnímetros, de estado, etc.) y actuadores (motores de compresión oleohidráulica, circuitos hidráulicos, motores de bomba, etc.).
A continuación se describen los cuatro sistemas informáticos en que se sustenta la explotación centralizada de redes de saneamiento. Los dos primeros (territorial y telecontrol) son de servidumbre, constituyendo el núcleo básico de apoyo a los otros dos; los dos restantes (modelización y explotación) son de aplicación directa a las necesidades, y se apoyan en los dos anteriores.
Sistema de información territorial
Con este sistema se automatiza la cartografía y todas las informaciones asociadas al territorio, incluida la red de alcantarillado y la información meteo-pluviométrica, así como la hidrológica.
El equipamiento informático requerido, a través de una arquitectura en red, deberá ser adecuado al tratamiento de grandes volúmenes de datos gráficos y alfanuméricos, por lo que estará dotado de estaciones de trabajo potentes y de la periferia gráfica necesaria (plotter, hard-copy, mesas digitalizadoras, etc.).
La base de datos territorial precisa un software especializado de gestión, Sistema de Información Geográfica, que resuelva bien tanto la parte gráfica como la relacional-alfanumérica. El sig es un software general especializado en el tratamiento de bases de datos alfanumérico-gráficas, e incluye aplicaciones de constitución, almacenamiento, actualización, generación e inventario de datos elementales y/o asociados.
Los datos alfanumérico-gráficos de la base de datos territorial están formados por la información geográfica cuasi-estática del territorio, la información de la red: geométrica (cuasi-estática), hidráulica (dinámica) y de calidad; y la información meteo-pluviométrica.
El proceso de constitución completa de la base de datos informatizada y verificada sobre el terreno debe ser extremadamente meticuloso, y en general se trata de un proceso extenso.
El diseño de la base de datos, así como la adquisición de la gran cantidad de datos necesarios, llegan a ser el aspecto más importante y costoso de todo el sistema, ya que mucha información se ha de recoger o verificar en el terreno. El gestor de la base de datos debe cumplir una serie de requisitos: precisión, independencia de la proyección, mapa continuo, indexación espacial, representación topológica, definibilidad por el usuario, programabilidad, acceso múltiple, etc.
Las aplicaciones, programas informáticos, componentes del sistema tienen por objeto la creación, mantenimiento, generación e inventario de datos, esquemas y planos, tanto para uso directo como para uso indirecto por parte de otros sistemas.
Constituye el sistema básico más importante por inversión y complejidad, permitiendo dos funcionalidades diferenciadas:
a. Recoge, archiva y suministra toda la información relativa al funcionamiento dinámico del alcantarillado (lluvias, niveles, caudales, calidad del agua, estados de las instalaciones, alarmas, etc.). Este tipo de función constituye la telesupervisión.
b. Permite la explotación centralizada por consignas (del operador, preoptimizadas o automáticas), a través de los actuadores correspondientes. A estas funciones corresponde el telemando.
El equipamiento informático y técnico del sistema es, sin duda, muy complejo; debe ser implementado de forma progresiva y precisa experiencias y pruebas largas, antes de su total adecuación. En síntesis está formado por:
• Sensores: Instrumentos que permiten la medida de las variables meteo-pluviométricas, hidráulicas de la red, químicas de los vertidos y de estado de las instalaciones.Los principales son: receptores de radar, fax y satélites meteorológicos, pluviómetros, limnímetros, sensores de calidad del agua y de seguimiento de la depuración, y sensores de estado y posición de los actuadores. El tipo y características técnicas de cada uno de los sensores sobrepasa los objetivos de este artículo, aunque ciertamente representa el primer problema a resolver en cualquier sistema de telecontrol, ya que de su eficacia y precisión dependen todas las demás actuaciones; además no podemos olvidar que su funcionamiento es crítico precisamente en condiciones atmosféricas y ambientales adversas.
• Actuadores: Dispositivos de regulación que permiten modificar las condiciones de flujo en el interior de la red y en los desagües. Los principales son: compuertas y válvulas de entrada/salida de depósitos de retención, compuertas de derivación y contención, controladores de estaciones de bombeos y de depuradoras, y sifones regulables.Al igual que en los sensores, los tipos y características técnicas de cada uno de ellos, con ser algo fundamental, se escapan del contenido del presente artículo. En este caso la experimentación y la prudencia son imprescindibles, los mecanismos de seguridad deben calibrarse al máximo, siendo preferible no actuar mientras no se tenga un conocimiento muy preciso de la red, a través de los sensores correspondientes, y mientras no se tenga la total confianza en el sistema. Además debe preverse una actuación segura de los actuadores por sí mismos en caso de fallo del sistema de telecontrol: diseño seguro.
• Estaciones remotas: Se trata de ordenadores industriales especializados que recogen las señales de los sensores, realizan ciertos procesos locales, mantienen la comunicación con el centro de control, y controlan a los actuadores. Este componente informático, al ser otro elemento crítico, debe ser robusto externamente e internamente, es decir dotado de un software de comunicaciones y tratamiento de datos asegurado a toda prueba en condiciones extremas. También deben poseer inteligencia local que asegure un funcionamiento adecuado en caso de incomunicación con el centro de control. En todo caso, deben diferenciarse aquellas estaciones remotas que trabajan únicamente con sensores, de aquellas otras que deban trabajar también con actuadores, en las cuales la comunicación con el centro debe estar mucho más asegurada.
• Centro de control: Conjunto de equipos informáticos y telemáticos de almacenamiento, cálculo y comunicación bidireccional con las estaciones remotas y con los operadores o gestores de la explotación. Los principales equipos son: ordenador central, periféricos de almacenamiento y comunicación con el operador, sinópticos de representación, equipos de comunicaciones con las remotas y equipos de reserva y seguridad. Además se ha de prever la comunicación en red local al resto de sistemas, principalmente al sistema informático territorial.
La base de datos de explotación, sobre la que trabaja el sistema informático de telecontrol, lógicamente, también precisa un gestor adecuado y, a ser posible, compatible e idéntico al gestor de la base de datos territorial. En ella se acumula toda la información dinámica del drenaje, así como aquella otra información requerida en la explotación.
Las aplicaciones más importantes del sistema se refieren, por un lado, a la supervisión meteo-pluviométrica, a la telesupervisión de las instalaciones y a la atención de sus alarmas, a la creación de información histórica; y por otra parte, al telemando de las instalaciones, por medio de los actuadores correspondientes, siguiendo las consignas determinadas para cada caso.
No debe olvidarse la necesidad de realizar las implantaciones del sistema de telecontrol por etapas y fases progresivas, empezando por aquellas fases de telesupervisión más sencillas, hasta llegar a fases posteriores de telemando simple, para acabar con fases de telemandos optimizados de consignas automáticas, obtenidas por sistemas especializados de explotación, que se describen más adelante.
Sistema informático de modelización matemática y planificación
En este sistema se engloban dos aspectos diferentes, aunque muy interrelacionados, alrededor del modelo del sistema:
• Módulo matemático propiamente dicho, que en sí mismo es otro sistema básico de servidumbre para la planificación y proyecto del alcantarillado, forma fuera de línea, y, en segundo término, para la generación de consignas para la explotación en línea o en tiempo real.
• Conjunto de aplicaciones de ayuda a la planificación, proyecto y control de obras de alcantarillado, en donde la capacidad de simular distintas alternativas, a través del modelo de la red, juega un papel primordial para la verificación de resultados.
El equipamiento informático necesario en la explotación fuera de línea está compuesto por ordenadores de alta velocidad de proceso con salidas gráficas. Además deberá estar conectado en red con el sistema territorial y con el sistema de telecontrol, de los que precisa información y a los que suministra resultados.
La base de datos, aunque agrupe a múltiples archivos muy diferenciados, debe diseñarse coordinadamente con los demás para evitar redundancias y/o carencias.
Las aplicaciones del sistema agrupan, por una parte, la modelación matemática del sistema, que por sí sola ya precisaría un tratamiento específico que queda fuera del contexto de este artículo, y por otra parte, un conjunto de programas de tratamiento estadístico de lluvias y otros datos de las cuencas, dibujo técnico, control de proyectos, etc.
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Fig. 5. Esquema de sistema informático de telecontrol. |
Fig. 6. Radar de predicción meteorológica. inm, Cataluña. |
Sistema global de explotación centralizada
Este sistema reúne todas aquellas aplicaciones más avanzadas que, con el apoyo de los sistemas anteriores, posibilitan una explotación centralizada óptima que, entre otras cosas, mejora sensiblemente la limpieza y mantenimiento de la red, permite el control de las emergencias en períodos de crisis, etc.
El equipamiento informático utilizado, además del que comparte con los anteriores sistemas (principalmente el de telecontrol) suele ser muy específico: ordenadores de proceso dedicados a sistemas expertos de prestaciones singulares.
La base de datos es, asimismo, especial, aunque mucha información procede de las bases de datos anteriormente descritas, sobre todo de la base de datos de explotación.
Las aplicaciones del sistema son numerosas y crecientes a medida que se va acumulando historia y experiencia. Podemos citar las siguientes:
Aplicación de previsión meteo-pluviométrica
La finalidad de esta aplicación es la previsión de la intensidad de lluvia en una discretización espacio-temporal fina (1 km, 15 min.). Los elementos de entrada de la información para la aplicación son:
— Pluviómetros.
— Radar meteorológico.
— Telefax i radiofax meteorológico.
— Imágenes de satélite (Meteosat y Noaa).
Las previsiones y mapas obtenidos a partir del telefax y radiofax meteorológico, se utilizan para establecer la situación meteorológica entre 10-20 casos estandarizados.
Las imágenes de satélite se utilizarán para establecer los parámetros de lluvia en un reticulado espacial de malla ancha: 2-4 km.
El radar meteorológico proporcionará la información necesaria para afinar la lluvia hasta una malla de un kilómetro.
Finalmente, los pluviómetros de telesupervisión nos permitirán una calibración continua de las estimaciones anteriores.
La aplicación de previsión meteo-pluviométrica, en función de las entradas descritas y de la variación en el tiempo que tengan, estimará por correlación o centro de gravedad y una vectorización cinemática, la posición futura del fenómeno lluvioso y sus intensidades, autocalibrándose de forma continua con los datos de los pluviómetros.
Aplicación de previsión y seguimiento de emergencias
La finalidad de esta aplicación es la previsión de zonas con riesgo de inundación y de vertidos contaminantes al medio, el seguimiento de los parámetros de estos sucesos en tiempo real, en caso de que se produzcan, y el seguimiento de las acciones telecomandadas o humanas que se desarrollen por su prevención o eliminación. Los elementos de entrada de información por la aplicación son:
— Previsiones de intensidad de lluvia de la aplicación anterior.
— Pluviómetros.
— Limnímetros.
— Modelización y macromodelización en tiempo real.
— Telesupervisión de estaciones de bombeo y compuertas.
— Telesupervisión de estaciones de calidad.
— Red de radio de fonía.
— Aplicación de modelización del conocimiento heurístico.
Todas las entradas informatizadas, juntamente con la red de fonía de contacto con las brigadas de campo, y la apreciación de los operadores, configurarán unos niveles de alerta por zonas y global. Por otro lado se llevará a cabo un seguimiento continuado de las actuaciones en la red.
El nivel global de alerta implicará una serie de acciones, como el aviso automático (por teléfono) de los diferentes responsables de la explotación, o las indicaciones para contactar con otros organismos (protección civil, bomberos, etc.).
Aplicación de control de calidad de vertidos
La finalidad de esta aplicación es controlar la calidad biológica y química de los vertidos a la red y de la red al medio receptor. Los elementos de entrada de información hacia la aplicación son:
— Telesupervisión de las estaciones de calidad.
— Modelización y macromodelización en tiempo real.
— Pluviómetros y limnímetros.
— Análisis de laboratorio de las muestras de las estaciones de calidad portátiles.
Aparte del control en tiempo real que dan las estaciones de calidad fijas, se utilizarán una serie de estaciones de calidad portátiles, que se usarán tanto para un seguimiento puntual de puntos de especial interés, como para un seguimiento general espacialmente aleatorio, que sirva para detectar vertidos inadecuados, y permita después un seguimiento más detallado de los mismos.
Esta aplicación contempla los modelos de dilución y transporte necesarios para que, juntamente con los sensores, se puedan estudiar y prever las cargas contaminantes, que son datos a considerar también en las estrategias de regulación en tiempo real.
Aplicación para la obtención de consignas de telemando
En una primera aproximación al control en tiempo real de la red de alcantarillado se debe llegar a disponer de un conjunto de consignas de actuación en los elementos de acción sobre la red. A fin de conseguirlas se obtendrá información de los modelos hidráulicos, de la red de sensores, y de la experiencia.
La presente aplicación tiene la labor de sistematizar las consignas, y de hacerlas accesibles de forma fácil y global a los operadores, y al sistema de telecontrol.
Aplicación de modelización del conocimiento heurístico
Esta es una aplicación básica de futuro, ya que es la única herramienta que permite sistematizar los conocimientos humanos sobre todos los aspectos de la explotación de la red que son difícilmente algoritmatizables; concretamente podemos citar: control de emergencias, dsu, maniobras, conservación y limpieza, etc.
Las dos metodologías básicas de ataque del problema basándose en un sistema experto son los motores de inferencia y las redes neuronales.
Los motores de inferencia formalizan el conocimiento heurístico basándose en su expresión con la formulación típica de la lógica formal, y en utilizar las reglas de ésta para extraer conclusiones.
Las redes neuronales se basan en un autoaprendizaje de un sistema de procesamiento en paralelo, de elementos de comportamiento sencillo (neuronas). El autoaprendizaje se hace mediante una retroalimentación de las diferencias entre los resultados esperados y los obtenidos, que afecta a la calibración de los parámetros de las neuronas. Las redes neuronales presentan un enfoque tipo caja negra, muy adecuado para problemas complejos, y ya se han aplicado con éxito, por ejemplo, a problemas de flujo en lámina libre.
Aplicación de macromodelización "on-line"
El objeto de esta aplicación, es la creación de un modelo hidráulico de la red que sea capaz de ejecutarse en tiempo real, y que, por tanto, pueda interaccionar con el sistema de telecontrol.
La creación del mencionado modelo se basará en las metodologías empleadas en la modelización “off-line”, incorporando las modificaciones necesarias, en función de la velocidad del hardware disponible, para que el tiempo de ejecución sea el adecuado. Estas modificaciones estarán en la línea de abstracción de la red, considerando sólo los tramos importantes de la misma para la regulación en tiempo real.
La macromodelización “on-line” incorpora también, como un rasgo característico, una calibración continua en tiempo real basada en los datos de telesupervisión.
Aplicación de explotación optimizada de limpieza y mantenimiento
El hecho de disponer de una cartografía informatizada precisa y al día, de una serie de informaciones telesupervisadas, y de la recogida directa de datos de campo, permite plantear una aplicación de optimización de la limpieza y el mantenimiento de la red, tanto desde el punto de vista preventivo como correctivo.
En esencia, se trata de hacer dinámicos los criterios de actuación en la red, en contraposición a una planificación estática periódica. La idea resumen es: actuar en donde en este instante es necesario hacerlo.
Se describe a continuación la experiencia del sistema de explotación centralizada de la red de saneamiento de la ciudad de Barcelona.
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Fig. 7. Ejemplo del sistema informático territorial del saneamiento. Barcelona. |
El Ayuntamiento de Barcelona, pionero en muchos servicios y tecnologías urbanos, ha prestado siempre una especial atención al alcantarillado de la ciudad. En esta línea, decidió en el año 1992 la constitución de una empresa mixta con el objetivo de realizar la gestión técnica del drenaje urbano: planificación, control y explotación.
Como base imprescindible para la gestión avanzada del drenaje urbano, se inició en 1993 la implantación del Sistema Informático del Alcantarillado de Barcelona. Éste consta de tres etapas:
• Etapa i (1993-1995): de constitución.
• Etapa ii (1996-2000): de revisión y desarrollo.
• Etapa iii (2001-2005): de renovación y actualización.
No hay que olvidar que los procesos de evacuación y control de aguas pluviales son discontinuos, aleatorios, y con unas bajas frecuencias de repetición. Por ello, el diseño y calibración de algoritmos de control, consignas de operación y estrategias de funcionamiento requiere largos períodos de tiempo, como lo demuestran experiencias extranjeras (francesas, alemanas, inglesas, estadounidenses, canadienses, japonesas, que son los países que van en cabeza de la gestión avanzada del drenaje urbano desde hace dos décadas).
En la etapa i ha de realizarse la implantación básica del sistema informático; en la etapa ii se debe, a la luz de la experiencia anterior, proceder a una revisión de metodologías tácticas y a una expansión de la implantación; y finalmente, en la etapa iii se procederá a una revisión tecnológica, de la metodología estratégica, y en función de ella a la renovación del sistema.
Dentro de la etapa i, se diferencian tres fases:
• Fase inicial (1993).
• Fase de consolidación (1994).
• Fase de integración (1995).
La fase inicial comprende el diseño de los sistemas informáticos y el inicio de su implantación, así como la puesta en marcha de la explotación técnica experimental. El “dispatching” central abarca 19 estaciones remotas de control.
La fase de consolidación comprende la calibración del modelo matemático, la verificación de la información territorial, la ampliación de la red meteorológica y del sistema de telecontrol, y la implantación básica de la explotación centralizada. El “dispatching” central abarca 55 estaciones remotas de control.
La fase de integración permite, a partir de lo conseguido en las fases anteriores, alcanzar una verdadera gestión avanzada integrando todas las instalaciones del sistema de drenaje de la ciudad. El “dispatching” de explotación centralizada prevista tendrá 100 estaciones de control, con lo cual se alcanza una telesupervisión completa y un telecontrol importante.
A continuación se describe el sistema informático actual del alcantarillado de Barcelona.
Los sistemas de conocimiento son tres: territorial, telecontrol y modelización; son necesarios para un conocimiento ágil y estructurado de la red y su funcionamiento. Los tres se hallan físicamente implantados en redes locales interconectadas.
El sistema informático territorial
Constituye el principal sistema básico de conocimiento, tanto a nivel cartográfico como a nivel alfanumérico y relacional. Debe manejar una grande y compleja base de datos del territorio y la red.
El equipo informático está formado por: ordenador principal Digital-Alpha, terminales gráficos “x-terminal”, microordenadores, mesas digitalizadoras, trazadores, impresoras y sistema operativo Unix.
La base de datos territorial, mediante un gestor sig (Apic con Oracle), comprende la información geográfica de la ciudad (fondo cartográfico de los 98 km2) y la información de la red de alcantarillado (plano geométrico e información detallada de los 1.300 kilómetros de red, 30.000 pozos, 70.000 imbornales…), así como otra información topológica adicional meteo-pluviométrica, de cuencas, etc.
Las aplicaciones más importantes de este sistema tienen por objeto la creación y mantenimiento de las bases de datos, así como la generación e inventario de la información, esquemas y planos, tanto para su uso directo como para un uso indirecto por parte de otros sistemas.
Actualmente comprende la totalidad de la información cartográfica de la ciudad, y la totalidad de la información de la red, aunque parcialmente verificada.
Sistema informático de telecontrol
Constituye el segundo sistema básico de conocimiento y el principal sistema de soporte de la explotación centralizada, permitiendo el aprendizaje del funcionamiento del alcantarillado y la actuación sobre él.
El equipo informático y técnico, sin duda el más complejo, está formado por centro de control (ordenador Digital-Alpha, “x-terminal”, microordenadores meteorológicos y de control, cuadro sinóptico, cañón proyector de representación, impresoras y equipos de comunicación con las estaciones remotas), estaciones remotas (ordenadores Motorola para el control en esta fase de 18 pluviómetros, 12 limnímetros fijos, seis bombeos de aguas pluviales y residuales, una compuerta de derivación y un control de calidad del agua), sensores (instrumentos meteorológicos, meteopluviométricos, hidráulicos, químicos y de control de estado) y actuadores (dispositivos de regulación de caudales dentro y fuera de la red). El sistema operativo básico es el Unix.
La base de datos de explotación, mediante los gestores propios del Unix más el Compax de Motorola y el Oracle, comprende las informaciones variables meteo-pluviométricas, de estado, de alarmas e históricas, así como las consignas y otras variables necesarias para la explotación.
Las aplicaciones más importantes del sistema se refieren a la telesupervisión completa del drenaje urbano (recepción, archivo y suministro de información de lluvias, niveles, caudales, calidad, estado de las instalaciones, alarmas, etc.) y al telemando de las instalaciones (consignas locales, consignas del operador, consignas de predicción, optimización, sistemas expertos, etc.).
Sistema informático de modelización
Es el tercer sistema de conocimiento, gracias al cual se puede simular cualquier situación actual o futura para analizar su funcionamiento. Este sistema va encadenado con los dos anteriores.
El equipo informático y técnico está formado por: “x-terminal” gráficos de Digital-Alpha, microordenadores, impresoras, trazador y estaciones limnimétricas portátiles de calibración con “dataloggers”. El sistema operativo es el Unix, y el Windows.
La base de datos de modelización, estructurada en archivos, contiene toda la vasta información requerida por el modelo matemático Mouse del Instituto Danés de Hidráulica.
Las aplicaciones principales son las específicas de tratamiento y transformación de datos pluviométricos y otros, aplicaciones generales de dibujo y representación, y especialmente el modelo matemático de simulación y diagnosis Mouse.
Los sistemas de aplicación son dos: gestión técnica-administrativa y explotación centralizada; se apoyan en los de conocimiento, y se hallan físicamente implantados en redes locales interconectadas tanto entre ellos como con los sistemas de soporte.
Sistema informático de gestión técnico-administrativa
Integra todas las aplicaciones informáticas necesarias para la planificación, estudios y proyectos, seguimiento de obras, gestión de expedientes, gestión administrativa-financiera, etc. Lógicamente se apoya en los sistemas básicos de soporte.
El equipo informático está formado por una serie de microordenadores en red local, con conexión a los sistemas básicos, algunos microordenadores portátiles, impresoras y sistema operativo msdos-Windows, aunque algunas aplicaciones funcionen bajo Unix.
La base de datos técnico-administrativa es un conjunto de archivos con información muy diversa, que utilizan a menudo el gestor de base de datos Acces.
Las aplicaciones informáticas de tipo general son para: mediciones, presupuestos, control de proyectos, cálculo de estructuras y otros cálculos técnicos, dibujo y diseño gráfico, ofimática y multimedia, administración, etc. Por otro lado, las aplicaciones de tipo específico resuelven el trazado de perfiles, transformaciones de datos, cálculo de amortizaciones, etc.
Sistema informático global de explotación centralizada
Es el segundo sistema de aplicación, que, con el soporte de los tres sistemas de conocimiento, permite realizar la explotación técnica dinámica desde el centro de control, mediante estaciones remotas locales, y en ciertos casos brigadas de actuación rápida.
El equipo técnico-informático y la base de datos que este sistema precisa son esencialmente los del sistema de telecontrol.
Las aplicaciones informáticas de tipo específico son de previsión meteo-pluviométrica, previsión de inundaciones y vertidos contaminantes, seguimiento de emergencias, control de calidad de vertidos, obtención de consignas de actuación, macromodelización de la simulación hidráulica, modelización del conocimiento heurístico, optimización funcional, etc.
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Fig. 8. Sala de explotación centralizada del saneamiento. Barcelona. |
Fig. 9. Compuerta de derivación de aguas pluviales, red de saneamiento. Barcelona. |
Las crecientes deficiencias y problemas que comporta el alcantarillado de las ciudades, juntamente con las inversiones requeridas para solucionarlas, van impulsando cada vez más el paso de una gestión tradicional a una gestión avanzada, basada esencialmente en conseguir un mejor conocimiento del sistema de drenaje y de su comportamiento, y a partir del mismo, planificar mejor las modificaciones o mejoras del sistema, y decidir cómo actuar o regular su comportamiento.
La experiencia ya alcanzada en las ciudades de otros países que han entrado con decisión por esta vía demuestra, sin duda, que una gestión avanzada permite que la protección de la ciudad y de sus habitantes ante inundaciones, así como la protección higiénica de éstos, y la protección medioambiental de los medios receptores, que son los tres objetivos básicos del alcantarillado, se consigan más rápidamente y con mayor eficacia.
La implantación de una gestión avanzada del drenaje urbano, sólo puede llevarse a cabo mediante el uso de sistemas informáticos de explotación centralizada, cuyo diseño y problemática de aplicación se han tratado en este artículo.
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