SabespEstación de Tratamiento de Água Guaraú, en la zona norte de São PauloSabesp
La Compañía de Saneamiento Básico del Estado de São Paulo ‒ Sabesp, la segunda empresa del mundo en lo que hace a cantidad de clientes en un mismo país, sólo detrás de la china Beijing Enterprises Water Group, que suministra agua a 363 localidades del estado de São Paulo en donde viven en total 27,9 millones de habitantes, inició en 2009 una modernización en el campo tecnológico. Al año siguiente se creó la Superintendencia de Investigación, Desarrollo Tecnológico e Innovación con el objetivo de generar y explorar tecnologías tanto para la propia compañía como para todo el sector de saneamiento. “Existen carencias específicas en el área del saneamiento. Actualmente, muchas de las tecnologías constituyen tan sólo adaptaciones para su utilización en el área”, dice la ingeniera civil Cristina Zuffo, gerente del Departamento de Prospección Tecnológica y Propiedad Intelectual de Sabesp.
“Nuestra idea consiste en desarrollar nuevas tecnologías e inducir a los proveedores para que atiendan al sector de saneamiento con los productos que se generen en ese proceso”, dice Zuffo. Hasta 2009, la empresa contaba con tímidos proyectos de investigación y desarrollo (I&D), sin una estructura en su faz corporativa que se orientara hacia esa meta. Las iniciativas eran descentralizadas y puntuales. El proceso de instauración del núcleo en la empresa contó con el asesoramiento del Departamento de Política Científica y Tecnológica del Instituto de Geociencias de la Universidad de Campinas (Unicamp), en el marco de un proyecto coordinado por el profesor Sérgio Salles. También se realizó un estudio de prospección tecnológica sobre saneamiento en revistas especializadas y en bancos de artículos científicos, para conocer lo que las empresas brasileñas y de todo el mundo están haciendo en el área.
Incluso antes de que el núcleo tecnológico de la empresa se concrete, Sabesp firmó un acuerdo de cooperación con la FAPESP que apoya a los proyectos de investigación del área de saneamiento por medio del Programa de Apoyo a la Investigación en Colaboración para la Innovación Tecnológica (Pite). El importe comprendido en el primer llamado a la presentación de proyectos para investigadores de instituciones de investigación paulistas fue de 10 millones de reales, para lo cual, tanto Sabesp como la Fundación aportaron 5 millones de reales cada una. Hubo 49 propuestas, y 9 de ellas se seleccionaron en el marco de ciertos temas escogidos por la empresa, tales como economía en el saneamiento, eficiencia energética y tratamiento de desagües, entre otros. En los próximos meses, se anunciarán los proyectos seleccionados en un segundo llamado, también con una asignación total de 10 millones de reales.
Uno de los temas previstos para los proyectos está destinado a colaborar con uno de los grandes desafíos de la empresa, la disminución de la pérdida de agua, principalmente atribuible a rajaduras en las tuberías de la red de distribución. Sabesp sufrió en 2012 pérdidas por un 25,7% de su facturación debido a ese problema. Hasta noviembre de 2013, se perdió un 31,4% del agua, un índice que se determina mediante la diferencia entre la lectura que ofrecen los macromedidores, que generalmente se encuentran instalados en la entrada de los grandes reservorios de distribución, y la registrada por los micromedidores, que son los hidrómetros residenciales o comerciales. La compañía estima que un 66% de las pérdidas ocurrió principalmente por derrames y, el 34% restante está relacionado con fraudes, fallas en los medidores y usos sociales que contemplan la provisión en favelas, entre otras causas. El índice de derroche llegó al 29,5% en 2007 y la empresa espera disminuirlo hasta un 13% para 2019, situándolo dentro del estándar internacional. La disminución del desperdicio de agua también constituye una forma de contribuir para con el abastecimiento en los períodos de sequía, tal como ocurrió en enero de este año en la Región Metropolitana de São Paulo.
La detección de las pérdidas por derrames puede ser mejor diagnosticada, para que, más allá de lograr un aumento en la facturación, se contribuya a evitar la denominada escasez hídrica. Para que la Región Metropolitana de São Paulo no sufra ese problema, la empresa dará comienzo este año a una obra que posibilitará traer agua desde la represa Cachoeira do França, localizada en el municipio de Ibiúna, distante a 70 kilómetros de la capital.
Eduardo CesarEstación de Tratamiento de Desagües en Barueri: la descontaminación es tarea del núcleo de tecnología de la empresaEduardo Cesar
Tradicionalmente, en todo el mundo, cuando existen sospechas de derrames, detectadas, por ejemplo, por las diferencias de volumen entre el agua extraída de los reservorios sectoriales y la que se les suministra a los clientes, un empleado inspecciona el sitio donde existe dicha sospecha, con la ayuda de un geófono. Este dispositivo está integrado por un sensor que, al apoyarlo sobre el suelo, capta las vibraciones del terreno y las envía hacia un amplificador y un auricular Un técnico capacitado para utilizarlo escucha los sonidos captados bajo el piso de una propiedad o en una calle, por ejemplo, y si oye un ruido que indique ruptura o fuga, un equipo de la compañía de saneamiento va hasta el lugar para cavar y repararlo.
“Si el agua aflora a la superficie, resulta más fácil identificar el sitio, pero si fluye debajo del suelo el agua va a parar a la napa freática. Con la ayuda del geófono, la ubicación de la pérdida depende de la habilidad del técnico operador, que debe hallarse rodeado del menor ruido posible. Por eso, gran parte de esas pruebas se realizan por la noche”, dice Zuffo. Pero, ¿cómo se podría avanzar en esa tarea y brindar mayor precisión tanto al trabajo de búsqueda de derrames como en lo concerniente a garantizar la necesidad del servicio de reparación? El profesor Linilson Padovese, del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Escuela Politécnica de la Universidad de São Paulo (Poli-USP), presentó como propuesta la creación de un software que pudiera auxiliar a los técnicos y a la empresa en esa área. Para ello, se debería disponer de un banco de señales características de los problemas que se presentan en la red de distribución y son conocidos por los operadores del geófono. “Como ese banco de señales grabadas no existía, porque los aparatos disponibles son analógicos, cambiamos el enfoque del proyecto para centrarnos primero en la obtención de un dispositivo de recolección y grabación digital de señales”, dice Padovese, quien ya contaba con anterior experiencia en controles vibroacústicos en máquinas industriales y en la aplicación de métodos de procesamiento de señales para la detección de fallas. “Decidimos fabricar un equipamiento que nos permitiera digitalizar, grabar y georreferenciar los sonidos auscultados por los técnicos. De este modo, la empresa podrá montar un banco de datos con las señales digitales, todos marcados mediante su localización con GPS. Además, con el objetivo de abaratar el dispositivo y lograr una tecnología sencilla y de fácil utilización, se decidió utilizar teléfonos inteligentes como plataforma base del geófono”.
Infografía: Ana Paula Campos / Ilustración: Pedro HamdanPadovese recuerda que, si bien la escucha que realizan los técnicos in situ se hace mediante la utilización de filtros de señales, la grabación digital se realiza con la señal en bruto, sin ninguna clase de filtrado. Así, las señales podrán ser estudiadas y reprocesadas por los técnicos de la empresa, en forma offline, utilizando los filtros patrones u otras técnicas de procesamiento de señales y reconocimiento de modelos que permitan perfeccionar el proceso de diagnóstico. Mediante la implementación del banco de datos, en un futuro próximo también se podrían desarrollar software de diagnóstico automático, aumentando así la eficiencia del proceso de detección de pérdidas en la red que administra Sabesp.
“Lo ideal sería disminuir la dependencia del análisis de un solo técnico”, dice Padovese. “Para comprender los problemas de la empresa, nosotros conversamos con los técnicos, lo cual nos condujo a encauzar mejor el proyecto”. El investigador relata que no fue posible, en el marco del actual proyecto, el desarrollo de un sensor del tipo geófono. Por eso utilizan los sensores de los geófonos disponibles en el mercado. El hardware de corrección analógica de señales y digitalización fue desarrollado durante el proyecto, además de una aplicación para la plataforma iPhone, de Apple. Las primeras pruebas de campo comenzarán en febrero y se extenderán hasta julio. El proyecto cuenta con financiación mediante el acuerdo FAPESP-Sabesp y ya obtuvo una posible patente que está lista para su depósito en el Instituto Nacional de la Propiedad Industrial (INPI). La misma se refiere al uso del smartphone en sistemas de geófonos y otras modificaciones técnicas que implementaron para producir y grabar las señales digitales en campo.
Otro producto innovador que saldrá de los proyectos entre Sabesp y la Poli-USP, financiados por la FAPESP, es un microlaboratorio electrónico destinado a medir en tiempo real la cantidad de fósforo en el agua, tanto en las fuentes acuíferas como en la de las estaciones de tratamiento. “El fósforo es un nutriente y su presencia en gran cantidad en los sitios de captación del agua señala la presencia de carga orgánica, posiblemente proveniente de desagües, muchas veces clandestinos” dice Zuffo. El fósforo funciona como nutriente para las algas. El monitoreo de esas especies debe realizarse con cierta regularidad, porque su proliferación podría influir en el tratamiento del agua potable generando perjuicios para la empresa. Actualmente, el monitoreo de los espejos de agua demora demasiado tiempo. Se necesitan recoger muestras del agua, generalmente con barcos, y transportarlas para su análisis en laboratorio. “Eso tarda demasiado”, dice Zuffo.
Eduardo CesarEstructuras internas del microlaboratorio: canales con un ancho menor a 0,1 milímetro, trazados con láserEduardo Cesar
Lo que propuso el grupo del profesor Antônio Carlos Seabra, del Departamento de Ingeniería de Sistemas Electrónicos de la Poli, fue un monitoreo autónomo y en tiempo real mediante un dispositivo del tamaño de una tarjeta de crédito sujeto a una boya. Este procedimiento, que se basa en los sistemas de tecnología Lab on a chip, constituye una tendencia actual de investigación para los análisis químicos y clínicos, donde se realiza una miniaturización de los dispositivos, lo que requiere menores volúmenes de muestras y reactivos. “Trasladamos el laboratorio a una tarjeta de un tamaño similar al de las de crédito, con un poco más de grosor”, dice Seabra, quien también contó en el proyecto con la colaboración del equipo de la profesora Dione Morita, del Departamento de Ingeniería Hidráulica y Ambiental de la Poli. “Utilizamos técnicas de microfabricación y conocimientos de análisis químico”, agrega Seabra.
El dispositivo posee microcanales en su interior, por donde circulan el agua y los reactivos hasta llegar a un punto dentro de la tarjeta donde un conjunto de LEDs ilumina la muestra y la luz transmitida es captada por un sensor. “Por ejemplo, determinada reacción puede generar una coloración azul y, según la intensidad del color, puede analizarse el porcentaje de fósforo”, explica Seabra. El trabajo del sensor consiste en preparar la muestra, combinarla con reactivos y analizar la intensidad luminosa en una longitud de onda absorbida por ciertas moléculas específicas de la reacción. El ingreso de agua y reactivos se controla mediante microbombas y microválvulas que captan el líquido del medio en que se encuentran. El mismo dispositivo también expulsa la muestra y realiza la propia limpieza del sistema. “Tendremos que configurar el artefacto para realizar mediciones cada una hora, conforme al requerimiento de Sabesp”, dice Seabra. El microlaboratorio puede instalarse en una boya o en una base en la estación de tratamiento. Los informes recabados se transfieren a los técnicos de la empresa mediante sistemas wireless. La boya también se dispone de un recipiente que almacena los reactivos inyectados en el dispositivo.
“Ahora nos hallamos abocados a la construcción de un prototipo que le entregaremos a Sabesp para que realice los primeros test en campo y también a lograr una reducción en el volumen de la muestra que utiliza el artefacto. Estamos utilizando 800 microlitros [unidad equivalente a la millonésima parte del litro] y creemos que podremos llegar a los 20 microlitros”, refiere Seabra. Ese menor volumen de la muestra también se ve reflejado en una disminución en la cantidad necesaria de reactivos y, consecuentemente, de los costos operativos.
Para construir el cuerpo del microlaboratorio, los investigadores utilizan un material cerámico maleable que se asemeja a un plástico. Luego de prensar varias capas, se vuelve rígido. El trazado de los canales lo realiza un equipo láser adquirido en el marco del proyecto FAPESP-Sabesp por un valor de 250 mil dólares. “El ancho de los canales debe contar con una perfección en un rango menor a 0,1 milímetro”, dice Seabra. “Deseamos legarle a la empresa un producto confiable y reproducible a nivel industrial”. Ya hay al menos una patente lista para depositarse en el INPI. Se trata de la integración del microsensor de pH del agua que logró una solución inédita de adaptación dentro del flujo interno del microlaboratorio.
Las patentes de la USP se realizan en conjunto con Sabesp y la FAPESP, con la titularidad repartida entre las tres instituciones. Hay varias posibilidades en estudio para el destino de esas tecnologías. Podrían licenciarse o venderse a empresas establecidas del sector, o bien generar nuevas empresas start-up. Incluso Sabesp podría montar otra empresa destinada a la producción y venta del equipamiento. “Lo importante es el desarrollo del mercado de productos para saneamiento en el país”, dice Zuffo.
Un dispositivo desarrollado por los ingenieros del núcleo tecnológico de la empresa que integrará la cartera de productos innovadores es un biofiltro para purificar el gas liberado por las plantas de tratamiento de líquidos cloacales (ETE, por sus siglas en portugués) y estaciones elevadoras de aguas residuales, responsables del mal olor, perjudicial para los residentes de los alrededores de la planta. “Se lo fabricó con materiales reciclables y sin consumo de productos químicos”, comenta Zuffo. El biofiltro está compuesto por una turba formada por restos vegetales, madera y cáscara de coco, además de una capa de piedra molida. Se lo instala dentro de un tanque que recibe el gas a través de ductos. La aspersión de agua en el interior del contenedor provoca que las bacterias presentes en los materiales oxiden el gas. Hay un prototipo en fase de pruebas que obtuvo buenos resultados en la ETE del barrio de São Miguel Paulista, en la capital del estado. “Se encuentra prácticamente listo para el uso y alguien deberá encargarse de su producción en escala”, dice Zuffo.
El salto tecnológico de la empresa también apunta a la expansión de los negocios y a la participación en el área de saneamiento no sólo en Brasil, sino en el exterior. Como empresa con economía mixta, Sabesp mantiene un 50,3% de sus acciones en poder del gobierno estadual paulista y el resto se encuentra atomizado en el mercado de acciones de las bolsas de valores de São Paulo y Nueva York, en Estados Unidos. Los ingresos netos de 2012 sumaron 10.700 millones de reales, con 7,7 millones de conexiones de agua y 68 mil kilómetros de redes de distribución de agua y 46 mil de alcantarillado. La compañía ya cuenta con una base de operaciones en Panamá y algunos otros países de América Central, adonde planea llevar el conocimiento adquirido. También posee convenios con empresas de saneamiento de los estados de Espírito Santo y Alagoas.
Proyectos
1. Sistema especializado para la detección y diagnóstico de pérdidas en redes urbanas de distribución de agua (FAPESP-Sabesp) (n° 2010/50773-8); Modalidad Programa de Apoyo a la Investigación en Asociación para la Innovación Tecnológica (Pite); Investigador responsable Linilson Rodrigues Padovese/ USP; Inversión R$ 103.805,40 (FAPESP).
2. Utilización de microlaboratorios autónomos para el monitoreo del fósforo en tiempo real (FAPESP-Sabesp) (n° 2010/50744-8); Modalidad Programa de Apoyo a la Investigación en Asociación para la Innovación Tecnológica (Pite); Investigador responsable Antônio Carlos Seabra/ USP; Inversión R$ 263.388,80 y US$ 373.855,47 (FAPESP).
