Descripción
Existen pruebas claras de que las técnicas utilizadas para la recogida de agua de lluvia se remontan a hace casi 4000 años. Sin embargo, el concepto de recogida de agua de lluvia puede remontarse a casi 6000 años en la antigua China(Che-Ani et al., 2009). Es evidente que la recogida de agua de lluvia ha formado parte de la historia y la identidad humanas. Con la modernización y la urbanización masiva, la recogida de agua de lluvia ha pasado a formar parte de la identidad de la ciudad. Para aumentar la eficacia, en las ciudades responsables se está introduciendo el concepto de Recogida Inteligente del Agua de Lluvia. La Recogida Inteligente de Agua de Lluvia se caracteriza por recoger datos en tiempo real mediante sensores en las fuentes de agua, las fases de recogida, las fases de almacenamiento y las fases de aplicación (Behdazian et al., 2018). Los datos se recogen en una unidad centralizada de recogida de datos, donde se supervisan y procesan. Los datos procesados se utilizan después para tomar decisiones y adaptarse a circunstancias específicas.
Los sistemas inteligentes de recogida de agua de lluvia, mediante métodos automatizados, pueden liberar el agua de lluvia antes de que se produzcan precipitaciones para aumentar los niveles de cautividad del agua(Behdazian et al., 2018). El objetivo principal de los sistemas de recogida de agua de lluvia es recoger y almacenar el agua de lluvia durante los episodios de precipitaciones para utilizarla en aplicaciones de agua no potable(Pradhan y Sahoo, 2019). La parte inteligente de este concepto consiste en el desarrollo de activos comunicantes integrados en el sistema global(Xu et al., 2020). El sistema utiliza sensores de bajo coste combinados con tecnologías de comunicación innovadoras. El enfoque tecnológico permite varias posibilidades nuevas para la gestión de la infraestructura hídrica urbana en el marco de una ciudad inteligente. El rendimiento del sistema depende en gran medida de la calidad de la previsión meteorológica y está interconectado con ella. La cantidad de precipitación y los patrones de lluvia se integran en la estrategia de control para determinar el volumen de descarga y la hora de cierre, respectivamente(Pradhan y Sahoo, 2019).
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Beneficios
Los beneficios muestran de forma tangible cómo la aplicación de una Solución puede mejorar la ciudad o el lugar.
Principales beneficios
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Mejorar la eficacia de la captación de agua en las ciudades
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Anticiparse a las catástrofes naturales relacionadas con el agua
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Recoger datos valiosos e información en tiempo real
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Predicción basada en datos útiles
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Explorar perspectivas útiles para diversos sectores
Funciones
Las funciones te ayudan a entender lo que los productos pueden hacer por ti y cuáles te ayudarán a conseguir tus objetivos.
Cada solución tiene al menos una función obligatoria, que es necesaria para lograr el propósito básico de la solución, y varias funciones adicionales, que son características que pueden añadirse para proporcionar beneficios adicionales.
Funciones obligatorias
Interconexión herramientas independientes para la recogida de agua de lluvia
Aumentar la eficacia y la dependencia de los Sistemas de Recogida de Agua de Lluvia en el ámbito de la ciudad.
Proporciona un centro de recogida y análisis de datos
Este sistema debe poder incorporarse y conectarse con las herramientas de recolección y los sensores.
Proporciona una cadena mejorada de recogida de aguas pluviales
Equilibrar las desigualdades de captación de agua entre el sistema, un sistema eficiente de almacenamiento de agua y una distribución robusta del agua.
Dirección contaminación física y química del agua
Los sistemas de sensores envían información en directo sobre la calidad del agua al centro de análisis de datos.
Funciones potenciales
Utiliza en grandes volúmenes para la agricultura, la fabricación y la producción de energía
El agua de lluvia recogida y utilizada en estas industrias ahorra una cantidad significativa de extracción de agua dulce.
Pon en marcha control de fugas
Los sistemas de recolección inteligentes se anticipan a los problemas físicos del sistema y muestran el problema en el centro de análisis.
Consulta control de la recogida de aguas pluviales
La supervisión y la interpretación de los datos de estos sistemas tienen un potencial de uso ilimitado en numerosos sectores.
Variantes
Una variante es generalmente algo que es ligeramente diferente de otras cosas similares. En el contexto de las Soluciones, las variantes son diferentes opciones o posiblemente subcampos/ramas mediante los cuales puede aplicarse la Solución, por ejemplo, diferentes opciones tecnológicas.
La recogida inteligente de agua de lluvia no plantea variantes estructurales diferentes, lo que significa que el concepto principal de utilizar datos, interconectar y medir los métodos de recogida sigue siendo el mismo en las distintas ciudades. El contexto es un factor especialmente importante a la hora de considerar la recogida inteligente de agua de lluvia, ya que las distintas ciudades tienen necesidades únicas y medios diferentes para alcanzar sus objetivos. Sin embargo, pueden distinguirse algunas variantes en función de la escala de la recogida inteligente de agua de lluvia. Aquí presentamos sistemas inteligentes de recogida de agua de lluvia a microescala, mesoescala y macroescala.
Descripción
La recogida inteligente de agua de lluvia podría darse en sistemas a pequeña escala, como un simple hogar. Por una inversión bastante pequeña, un hogar privado puede tener un sistema inteligente de recogida de agua de lluvia autosuficiente. Un sistema inteligente de recogida de agua de lluvia en un hogar aporta beneficios tanto económicos como medioambientales. Estas iniciativas y el análisis de los datos se toman individualmente.
Descripción
La recogida inteligente de agua de lluvia también podría darse en sistemas a mesoescala, como a nivel de barrio o complejo. Con algunas inversiones, todo un barrio puede beneficiarse de las ventajas de un sistema inteligente de recogida de agua de lluvia, haciendo que el barrio sea impermeable y eficiente.
Descripción
La recogida inteligente de aguas pluviales también se aplica a escala urbana. Las inversiones de mayor envergadura en toda la ciudad contribuyen a crear un gran sistema unificado que da lugar a un sistema eficaz de recogida inteligente de aguas pluviales. Las ciudades necesitan más coordinación y planificación para implantar el proyecto. Sin embargo, los beneficios de implantar un sistema de este tipo a macroescala tienen una mayor contribución.
Modelo de valor
Evaluación coste-beneficio de la Solución.
Contexto de la ciudad
¿A qué factores de apoyo y características de una ciudad se adapta esta Solución? ¿Qué factores facilitarían la implantación?
La creciente urbanización actual exige más instalaciones y más recursos, lo que crea un desequilibrio entre la demanda y la oferta. Así pues, la gestión de los recursos y las instalaciones (por ejemplo, el suministro de agua) en las zonas urbanas y rurales se convierte en una tarea difícil para el planificador urbano y los órganos de gobierno locales. Aunque se han desarrollado soluciones novedosas para hacer frente a algunos de los retos, sigue habiendo cuestiones que aún no se han abordado. Por ejemplo, la mayoría de las ciudades altamente urbanizadas están al borde de una grave escasez de agua que podría agravarse en un futuro próximo. Sin embargo, en los últimos años, los avances tecnológicos y las nuevas oportunidades han permitido a las ciudades ocuparse del suministro y la retención de agua adaptando métodos inteligentes de recogida de agua de lluvia en sus sistemas de gestión del agua. Según Judeh et al., (2022), las fases más comunes de recogida inteligente de agua de lluvia utilizadas en el contexto urbano son las siguientes:
- Fase de recogida: En esta fase se recogerá toda la escorrentía generada, ya sea de la azotea o de la superficie.
- Fase de almacenamiento: La escorrentía recogida se almacenará en depósitos (para cada hogar) y estanques (construidos en un lugar apropiado de la cuenca urbana o cerca de ella). El exceso de agua que supere el límite de almacenamiento se desviará a la corriente natural a través del sistema de drenaje o se canalizará a través de zonas de bajo impacto para promover la recarga de las aguas subterráneas.
- Fase de aplicación: En esta fase, el agua almacenada puede utilizarse para usos potables y no potables, como el uso doméstico, la industria, la jardinería, el paisajismo, etc. La reutilización del agua de lluvia en las cuencas urbanas reduce la demanda de agua, la cantidad de escorrentía superficial, las inundaciones y los contaminantes debidos a las aguas pluviales.
Los datos se recogerán en cada fase de la recogida de agua de lluvia y se enviarán a una unidad centralizada de almacenamiento de datos, donde se guardarán todos los datos recogidos. A partir de entonces, estos datos se utilizarán en dos clases diferentes de seguimiento:
- Almacenamiento frente a consumo y entrada frente a salida
- Flujo de entrada frente a flujo de salida y recarga de aguas subterráneas.
Estos datos monitorizados pueden procesarse en la unidad de procesamiento para su posterior análisis y utilizarse para obtener resultados significativos. A continuación, se puede tomar la decisión de planificar el futuro teniendo en cuenta la variación de la demanda y la oferta a lo largo del tiempo. El cambio climático y el crecimiento demográfico deben incorporarse al elaborar estrategias a largo plazo.
Factores de apoyo
- Desplegar infraestructuras TIC habilitadoras, como contadores inteligentes y sensores, en los puntos de recogida de aguas pluviales existentes y nuevos.
- Fomentar la normalización y los protocolos de comunicación interoperables comunes para la coordinación entre los operadores del sistema
- Introducir normativas que obliguen a implantar contadores inteligentes e infraestructuras de redes inteligentes
- Establecer normas para la recogida y gestión de datos
- Introducir más puntos de recogida de agua de lluvia para conseguir un sistema inteligente integral y más eficiente.
Iniciativas gubernamentales
¿Qué esfuerzos y políticas están llevando a cabo las administraciones públicas locales/nacionales para contribuir a fomentar y apoyar esta Solución?
- En las ciudades europeas, la implantación de sistemas locales de gestión inteligente del agua cuenta con el apoyo de numerosas iniciativas a nivel europeo y nacional. Los proyectos centrados en las redes inteligentes, la eficiencia energética, la gestión inteligente de las redes y la gestión del agua se benefician de oportunidades de financiación tanto nacionales como europeas.
- A nivel europeo, las iniciativas y la investigación sobre sistemas de agua más inteligentes, categoría en la que se encuadra la recogida inteligente de agua de lluvia, se financian a través de la subvención Synergy del Consejo Europeo de Investigación. Esta subvención asignó un total de 11 millones de dólares a la investigación sobre sistemas de agua inteligentes.
- Teniendo en cuenta que el sistema inteligente de recogida de agua de lluvia disminuye la posibilidad de catástrofes naturales (sequías e inundaciones), el sistema también se beneficia de oportunidades de financiación para la gestión del riesgo de catástrofes dentro de la política de cohesión de la UE.
Mapeo de las partes interesadas
¿Qué partes interesadas hay que tener en cuenta (y cómo) en relación con la planificación y aplicación de esta Solución?
Potencial del mercado
¿Cuál es el mercado potencial de esta Solución? ¿Existen objetivos de la UE que apoyen la implantación? ¿Cómo ha evolucionado el mercado a lo largo del tiempo y más recientemente?
El mercado de la recogida inteligente de agua de lluvia superó los 296 millones de USD en 2021 y crecerá a un ritmo anual del 4% entre 2021 y 2027(Oberarscher et al., 2019). La creciente escasez de agua, unida al aumento de la población en todo el mundo, impulsará la demanda del mercado. También es probable que el aumento del consumo de agua en la agricultura impulse la expansión del mercado de la recogida inteligente de agua de lluvia. Se prevé que el mercado de la recogida inteligente de agua de lluvia alcance los 328 millones de USD en 2027.
Los gobiernos de todos los países han empezado a aplicar políticas de recogida de agua de lluvia para fomentar la conservación del agua. Algunos países han hecho necesario que las nuevas construcciones incluyan sistemas inteligentes de recogida de agua de lluvia, como EE.UU. y Australia(Pradhan & Sahoo, 2019).
Entre los participantes responsables que operan en el mercado se encuentran GRAF Group, Kingspan Group, Heritage Tanks, Watts Water Technologies, Inc., Innovative Water Solutions LLC, Stormsaver, Water Field Technologies Pvt. Ltd., HarvestRain, WISY AG, D&D Ecotech Services, Rainharvesting Systems Ltd. y Climate, Inc. Estos actores se centran constantemente en ampliar su cartera de productos y ofrecer productos innovadores.
Los clientes difieren según la escala de aplicación. Sin embargo, son sobre todo las ciudades y las regiones las que invierten en la recogida inteligente de agua de lluvia.
Estructura de costes
Modelos operativos
¿Qué modelos empresariales y operativos existen para esta Solución? ¿Cómo están estructurados y financiados?
Casos de Uso
Explora ejemplos reales de aplicación de esta Solución.
Innovación en materia de inundaciones: Datos en tiempo real para la región de Dublín
La ciudad de Dublín está recibiendo nuevos sensores de lluvia "inteligentes" que le permitirán disponer de un sistema de alerta temprana para protegerse de las inundaciones. Esta cifra está aumentando debido a la subida del nivel del mar y a la mayor intensidad de las lluvias.
Vigilancia de barrancos: Soluciones para la gestión del riesgo de inundación
El Reto de Vigilancia de Barrancos se lanzó en 2017 para buscar soluciones innovadoras que pudieran mejorar las respuestas de las autoridades locales a las inundaciones.
Control inteligente de las precipitaciones
Sunderland Smart City está desplegando sensores por todo Sunderland para poder medir en tiempo real las condiciones medioambientales? Como parte de este proyecto, detectamos la oportunidad de desplegar nuevos cubos de lluvia para ayudar a anticipar las aguas superficiales y las inundaciones en Sunderland.
Control del nivel de inundación en los arroyos
El Consejo tiene la responsabilidad de vigilar los arroyos pequeños, definidos legalmente como cursos de agua ordinarios. Con un tiempo más extremo, sabemos que algunos arroyos se bloquean o desbordan tras diluvios o lluvias persistentes de larga duración en invierno. Era necesario recabar información a distancia.
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