18 September, 2021 Revista Digital sobre Patentes, Marcas y Propiedad Intelectual

Ingeniería para cuidar el agua

AUTOR: Tania Robles

FUENTE: AGENCIA INFORMATIVA CONACYT

Ciudad de México.  (Agencia Informativa Conacyt).- En la Facultad de Estudios Superiores Aragón (FES Aragón) de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), se realiza una investigación por parte del área de ingeniería civil en la que se busca solucionar los problemas de abastecimiento y cuidado del agua en las zonas urbanas del país por medio de herramientas computacionales y matemáticas.

 

El maestro en ingeniería Martín Rubén Jiménez Magaña forma parte de este trabajo relacionado con el abastecimiento correcto de sistemas de agua potable con el uso de la llamada computación bioinspirada.

Distribución de agua

agua recuadro 512Martén Rubén Jiménez Magaña.La distribución de agua potable se hace a través de sistemas de abastecimiento urbano que provienen de presas, pozos o ríos. De esas fuentes es dirigida a través de líneas de conducción hacia las zonas de consumo pero es llevada a plantas de potabilización y tratamiento para que el agua esté adaptada a las necesidades humanas según la Norma Oficial Mexicana (NOM) 127-SSA1-1994 de los parámetros obligatorios del agua para su consumo humano, explica el ingeniero.

Posterior a esto y a ser dirigida a las zonas donde finalmente será consumida, se lleva a tanques de almacenamiento o regulación que tienen como objetivo resguardar el líquido hasta que sea usado, “el consumo que se realiza en una ciudad no es constante, porque en las mañanas, o en la madrugada, el consumo de agua es muy poco, pero por las mañanas y hasta las dos de la tarde podríamos tener un consumo máximo, para eso sirve el tanque, para tomar de ahí el agua cuando se requiere”, comenta.

Características importantes de la distribución de agua son la presión con que se entrega en los hogares, la cantidad y calidad. Puntos que deben ser considerados al rehabilitar redes o implementarlas en comunidades crecientes o nuevas y que logren finalmente suministrar el agua requerida.

Problemas y soluciones

Desafortunadamente, “según la Comisión Nacional del Agua (Conagua), en México tenemos entre 30 y 50 por ciento de fugas. Treinta por ciento del agua se extrae a profundidades cada vez mayores. Existen dos tipos de fugas: visibles e invisibles, siendo las visibles más fáciles de identificar ya que afloran a la superficie y las invisibles ocurren bajo la ciudad sin que nos demos cuenta”, agrega.

Otro problema persistente es la calidad de agua, pues en ciertos puntos lejanos a donde se inyectó el cloro, este va disminuyendo hasta que el agua ya no cumple las características sanitarias necesarias. Razón por la cual en ocasiones se inyecta más cloro del necesario, pues el cloro va reaccionando con las paredes de las tuberías y recorre distancias largas. En cuanto al diseño de las redes de tuberías, se llega a cálculos teóricos y simulaciones que indican que se deberían de usar ciertos diámetros para obtener cantidades y presiones adecuadas, pero estos diámetros no existen. “Es aquí donde nace la idea de crear un diseño óptimo asistido por medio del cómputo bioinspirado”, añade.

Naturaleza en todas partes

Hablar de bioinspiración es tratar con la creatividad surgida de las ideas y formas de la naturaleza, de la evolución y la vida, del algoritmo genético propuesto por John Holland en la década de 1970 en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés). Esto para resolver problemas matemáticos y de ingeniería basados en la evolución biológica con la idea de la sobrevivencia del más apto, todo con aplicaciones de operadores de cruza, mutación y selección, lo que finalmente se llama cómputo bioinspirado.

agua recuadro2 512La relación que la bioinspiración aplica en estos problemas de abastecimiento de agua son por ejemplo el comportamiento de las colonias de hormigas, “ellas toman el camino más corto para transportar comida, lo que a medida de tiempo deja un rastro de feromonas haciendo que otras hormigas encuentren dicho camino. En el cómputo este rastro de feromona se traduce a números y las hormigas actuarían de igual forma que el agua dentro de las tuberías”, asevera.

El cómputo bioinspirado traduce las ideas biológicas de series genéticas o cromosomas y transforma la información a números con el fin de obtener soluciones a problemáticas como la distribución de agua.

Estas técnicas se han aplicado con buenos resultados en el pueblo de Cocotitlán, en el Estado de México, que tenía problemas de abastecimiento por su gran crecimiento poblacional que se traduce en baja presión, “aplicamos estos logaritmos matemáticos y obtuvimos resultados sobre los diámetros que se debían cambiar y la configuración con que se mejoraría el funcionamiento hidráulico. La solución fue un problema de rehabilitación, es decir, mejorar la estructura hidráulica de forma que se satisficieron las variables de presión, gasto y calidad de agua”, platica el investigador.

Es así que mediante la combinación de elementos naturales y técnicas matemáticas y de computación se puede llegar a solucionar problemáticas de áreas que tal vez no se piensa se pueden relacionar, “debemos de usar estas herramientas para mejorar el uso del agua y hacerlo de manera eficiente”, concluye el maestro Jiménez Magaña.

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