Sensores, fibra óptica, imágenes satelitales, robots, inteligencia artificial. En los últimos años se han multiplicado las tecnologías destinadas a la detección de fugas en las redes de distribución de agua potable de Brasil. Las estimaciones sobre el desperdicio justifican el esfuerzo. El último estudio realizado por el Instituto Trata Brasil, que data de junio de 2024, revela que el agua potable que se pierde en el proceso de distribución podría abastecer a 54 millones de habitantes durante un año. Cada día se desperdicia un volumen superior a más de 7.600 piscinas olímpicas, lo que equivale al 37,8 % del total de agua tratada. Los datos surgen del Sistema Nacional de Información sobre Saneamiento. En la actualidad, hay 32 millones de personas en el país que no tienen acceso a este recurso.
En comparación con estudios anteriores, hay una buena noticia. Tras seis años de aumentos consecutivos, es la primera vez que el derrame de agua disminuye en Brasil: en 2021, las pérdidas representaban un 40,3 % del total. No obstante, el país aún está muy por debajo del valor de referencia propuesto por el gobierno federal, que apunta a pérdidas que asciendan, como máximo, a un 25 % en 2033. “En cualquier sector industrial, el 25 % sería un índice de pérdidas inadmisible. Aun así, el objetivo es ambicioso”, sostiene la ingeniera civil Maria Mercedes Gamboa Medina, del Departamento de Hidráulica y Saneamiento de la Escuela de Ingeniería de São Carlos de la Universidad de São Paulo (EESC-USP). En la mayoría de los estados de las regiones norte y nordeste de Brasil, el desperdicio supera el 40 %. En Amapá, que ostenta el peor índice, las pérdidas llegan al 71 %.
“El nuevo Marco Legal de Saneamiento ejerce una gran presión para el control de las fugas”, comenta el ingeniero mecánico Fabrício César Lobato de Almeida, de la Universidade Estadual Paulista (Unesp), en su campus de la localidad de Bauru. Entre las directrices de esta política federal de saneamiento básico, establecida por la Ley nº 14.026, de 2020, sobresalen la sostenibilidad económica en la prestación de los servicios y el incentivo a las tecnologías que promuevan una disminución de los costos operativos y un aumento de la eficiencia.
En pos de alcanzar estas metas, Lobato de Almeida coordina el proyecto Localizador de Fugas Superficiales (LocVas), que cuenta con el apoyo del Programa de Apoyo a la Investigación en Asociación para la Innovación Tecnológica (Pite) de la FAPESP, y se lleva a cabo en forma conjunta con la Compañía de Saneamiento Básico del Estado de São Paulo (Sabesp). Su objetivo es desarrollar un sistema de detección de pérdidas de agua mediante el análisis de los cambios en los patrones vibroacústicos de las tuberías de la red de distribución realizando mediciones en el suelo justo por encima del conducto. Cuando existen fugas, estas estructuras subterráneas vibran en un rango de frecuencia específico, que depende del tipo de suelo, del material del que está fabricada la tubería y de sus dimensiones. Las señales vibroacústicas son captadas mediante sensores instalados en la superficie, es decir que se trata de un método no invasivo, que no requiere excavaciones, Los investigadores pretenden validar la técnica en diferentes tipos de tuberías y superficies, tales como césped, empedrado portugués [un tipo de adoquinado o pavimento típico de Brasil y Portugal] y asfalto.
El proyecto LocVas perfecciona una técnica en uso conocida como correlación cruzada, que también se basa en la detección de las señales vibroacústicas producidas por las fugas. “En el correlador acústico ‒el dispositivo electrónico utilizado para detectar las fugas‒ medimos las señales captadas por sensores instalados en dos puntos de las tuberías. Al medir el tiempo de retraso entre las señales detectadas y conociendo la velocidad con la que el sonido de la fuga se propaga, podemos estimar su localización”, explica. La diferencia entre ambas tecnologías radica en la necesidad de contacto del correlador acústico con el ducto por donde fluye el agua, lo que suele concretarse a través de un punto de acceso para inspección o mediante aperturas excavadas en el suelo: en el caso del LocVas no es necesario este contacto con la red pues capta las vibraciones a distancia. “Un aspecto innovador de esta técnica es el cálculo estimado de la localización de la tubería y del lugar en donde se encuentra la fuga, un procedimiento que aún no se utiliza en los dispositivos comerciales”, dice Lobato de Almeida. Un artículo sobre esta tecnología salió publicado en la revista Journal of Physics: Conference Series en 2024.
Stattus4Una técnica utiliza la varilla de escucha inteligente 4Fluid Móvel para descubrir posibles fugas en la red de distribución de aguaStattus4
En el proyecto de la Unesp, iniciado en 2022 y con fecha de finalización prevista para 2026, toman parte desde estudiantes de iniciación a la investigación científica hasta investigadores de posdoctorado, y ha generado nuevas líneas de investigación. Una de sus ramificaciones fue el proyecto de maestría del ingeniero mecánico Bruno Cavenaghi, del Programa de Posgrado en Ingeniería Mecánica de la Facultad de Ingeniería de Bauru (FEB), que se basa en el uso de cámaras y técnicas de visión artificial para registrar las vibraciones en las tuberías subterráneas. “Para ello, colocamos la cámara sobre el suelo en un ángulo de 10 a 15 grados, a los efectos de registrar el movimiento en ese punto del terreno. Cada pixel grabado funciona como un sensor teórico”, resume el investigador. En 2024, Cavenaghi ganó el Premio Joven Profesional de la Asociación de Ingenieros de Sabesp (AESabesp) por su trabajo, presentado el mismo año en el 35º Congreso Nacional de Saneamiento y Medio Ambiente.
Para llevar a cabo su investigación, Cavenaghi realizó mediciones en un simulador del sonido de las fugas creado en la universidad. “Es el primero de su tipo en el mundo”, informa Lobato de Almeida, director de la maestría de Cavenaghi. La plataforma de simulación, explica, no solo es importante para la investigación, sino también para la capacitación de los profesionales de las empresas de saneamiento.
Un menú de soluciones
Los métodos acústicos son los más utilizados comúnmente en la prospección de fugas. Los más antiguos y sencillos se basan en las varillas de escucha, también llamadas varillas acústicas, y geófonos. En general, las varillas se utilizan para llevar a cabo un primer sondeo. Mediante el contacto de una varilla metálica con hidrantes y caballetes ‒las estructuras que conectan la red de distribución con las instalaciones del inmueble‒ u otros puntos de la red, el operador capta las vibraciones producidas por las fugas. Para lograr una localización más precisa, entra en escena el geófono, un aparato que se asemeja a un estetoscopio. El mismo se utiliza para auscultar el suelo amplificando las señales, y requiere de un operador capacitado para interpretarlas.
Para agilizar y hacer más eficiente la búsqueda de fugas, especialmente en los lugares que carecen de personal calificado, la propuesta de la empresa Stattus4 consistió en crear un sistema inteligente de detección con miras a automatizar esta etapa. En 2018, la startup fundada tres años antes en el Parque Tecnológico de Sorocaba, en el interior del estado de São Paulo, desarrolló con el apoyo del Programa de Investigación Innovadora en Pequeñas Empresas (Pipe) de la FAPESP el dispositivo denominado 4Fluid Móvel, que puede utilizarlo incluso personal con escasa experiencia en la materia.
Las señales acústicas recogidas por una varilla de escucha se envían a un ambiente virtual o nube, en donde un programa basado en inteligencia artificial que utiliza una base de datos de ruidos previamente almacenados se encarga de interpretarlas. “Contamos con más de 7 millones de señales acústicas catalogadas, que ayudan a nuestra inteligencia artificial [IA] a detectar dónde se encuentra una posible fuga. El índice de acierto supera el 80 %”, informa la administradora de empresas Marília Lara, cofundadora y directora general de Stattus4. Entre los clientes que han contratado los servicios de la startup figuran empresas del sector de saneamiento, entre ellas Sabesp; Copasa, de Minas Gerais; Sanepar, de Paraná, y el grupo Águas do Brasil, presente en 32 municipios de São Paulo, Minas Gerais y Río de Janeiro.
Otra empresa que apostó por la inteligencia artificial para reconocer las señales acústicas características de las fugas es Waterlog, fundada hace cuatro años en São Paulo. El ingeniero químico Fernando Loureiro Pecoraro, socio fundador de la firma, comenta que el marco regulatorio fue un estímulo para invertir en una solución tecnológica antiderrames, desarrollada luego de haber mantenido conversaciones con las concesionarias del sector. Así fue como nació el sistema Iris. “Su gran ventaja reside en que realiza el monitoreo en tiempo real: montado sobre el caballete, el sistema capta las señales acústicas de la red y detecta la fuga tan pronto como se produce. Para localizar el punto de fuga, es necesario recurrir a otros instrumentos, tales como los geófonos”, destaca Loureiro Pecoraro.
