Sostenibilidad y tecnología son dos de las principales claves que definen el mundo actual y que marcan el curso de los acontecimientos. Estas coordenadas interaccionan entre sí y se influyen mutuamente, de manera que no puede existir sostenibilidad sin tecnología ni es concebible una tecnología que no se apoye en la sostenibilidad. Uno de esos espacios en que ambas dimensiones pueden confluir para acelerar esa doble transformación digital y ambiental por la que atraviesa el planeta son los gemelos digitales.
¿Qué son los gemelos digitales?
El Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia del Gobierno de España define gemelo digital como «una réplica virtual de un proceso, producto o sistema físico que permite simular, predecir y optimizar el rendimiento en tiempo real» (1). Se trata de sofisticados modelos en cuyo diseño intervienen tecnologías exponenciales como la Inteligencia Artificial, Internet de las Cosas (IoT) o la analítica de datos. La combinación de estos desarrollos, alimentados con datos captados por sensores y analizados en tiempo real, es incorporada a una representación virtual que refleja de manera fidedigna el comportamiento de un sistema existente en el mundo real pero sin alterar el mismo. De esta forma, se facilita la realización de simulaciones y pruebas virtuales muy precisas. En otras palabras, permiten realizar ensayos muy fiables de operaciones en entornos virtuales que luego pueden ser trasladados con seguridad a los sistemas reales.
Como espejos virtuales de la realidad, los gemelos digitales están encontrando numerosas aplicaciones en todo tipo de sectores, especialmente los industriales. Entre sus ventajas, destacan la mejora de la eficiencia, la reducción de costes o la aceleración del ciclo de innovación de las compañías.
Algunos ejemplos de gemelos digitales
Los gemelos digitales también están encontrando interesantes aplicaciones en el mundo de la sostenibilidad ambiental. Algunos proyectos punteros en este sentido son:
- La Agencia Catalana de l’Aigua acaba de sacar a licitación la implantación de un gemelo digital para el sistema de saneamiento de Martorell, en Baix Llobregat (Barcelona). El objetivo del proyecto es ayudar a monitorizar puntos estratégicos de la red de saneamiento. Por medio de un sistema de un Sistema de Alerta Temprana (SAP) se podrán detectar vertidos contaminantes e identificar su posible origen. De esta manera será posible anticipar incidencias e incrementar la resiliencia del sistema (2).
- «Destino Tierra». Se trata de una ambiciosa iniciativa de la Comisión Europea cuyo objetivo es crear nada menos que un gemelo digital del planeta que permita supervisar y predecir el comportamiento ambiental y el impacto de las actuaciones humanas sobre el mismo. Entre sus objetivos está supervisar y simular el desarrollo de los sistemas terrestres (terrestre, marino, atmosférico, biosfera), anticipar catástrofes medioambientales y testar escenarios para un desarrollo sostenible (3).
- El Gemelo Digital Europeo de los Océanos (EU DTO). El objetivo de este proyecto pionero es crear un modelo virtual de los océanos. Gracias a los datos aportados por satélites y sensores, tratados mediante IA y superordenadores, este gemelo digital ayudará a científicos, empresas y responsables políticos a comprender mejor los complejos sistemas oceánicos, además de contribuir a desarrollar industrias oceánicas sostenibles (4)
- El gemelo digital de la ciudad de Madrid. Este proyecto, que se enmarca dentro de la estrategia de Transformación Digital del Ayuntamiento de Madrid, usa tecnología, algoritmos e información procedente de sensores distribuidos por la ciudad para ayudar a la gestión municipal y el desarrollo urbano. El gemelo digital permite a los gestores municipales comprender en todo lo momento lo que está sucediendo en la ciudad, mejorar los servicios que se presta a los ciudadanos y realizar simulaciones sobre políticas municipales de desarrollo sostenible, gestión de residuos, movilidad urbana o gestión de emergencias (5).
Aplicaciones de los gemelos digitales
Más allá de su derivada sostenible, los gemelos digitales llevan años impulsando la innovación y mejorando la optimización de procesos en distintos sectores empresariales. Entre ellos:
- Energía. Los gemelos digitales tienen interesantes aplicaciones en la transición energética, donde se están utilizando para monitorizar y optimizar el rendimiento de plantas fotovoltaicas y eólicas. Con ello se logra anticipar posibles fallos e incidencias, reduciendo los costes y mejorando la fiabilidad del suministro.
- Industria 4.0. Es uno de los ámbitos en los que mayor implantación tiene esta tecnología. En este campo los gemelos digitales son empleados para optimizar líneas de producción, identificar y anticipar incidencias y realizar operaciones de mantenimiento y reparación de maquinaria.
- Logística. En logística y transporte estos desarrollos facilitan el modelado de rutas de distribución optimizadas, así como la mejora de las cadenas de suministro. También sirven para identificar cuellos de botella y mejorar la operatividad de los almacenes. Un ejemplo de ellos es la fábrica de Procter & Gamble en Guangzhou (China). La instalación emplea un gemelo digital para sus operaciones de almacenaje que le está permitiendo realizar el 99,9% de las entregas a tiempo, reducir el inventario en un 30% y los costes logísticos en un 15% (6).
- Construcción. El ahorro de costes es uno de los principales beneficios de la aplicación de esta tecnología en la construcción, ya que permite simular proyectos antes del inicio de las obras, identificando posibles problemas y reduciendo los tiempos de ejecución.
Usos de los gemelos digitales en reciclaje y sostenibilidad
Como ya se ha visto, la tecnología de gemelo digital tiene un gran potencial en sostenibilidad, ya que está orientada a la optimización y la mejora continua. Esto permite a las compañías aprender de sus propios procesos y reducir sus consumos de agua o energía.
- La planta de Schneider Electric en LeVaudreui, por ejemplo, utiliza gemelos digitales que han permitido una reducción de sus consumos del 25%, de sus emisiones de CO2 del 25% y de sus residuos de materiales del 17% (7).
- En el terreno específico del reciclaje, los gemelos digitales ofrecen un interesante campo de actuación en la optimización de las rutas de recogida de residuos urbanos. Un ejemplo de ello es el proyecto Genius, una iniciativa para desarrollar un gemelo digital para optimizar la gestión de residuos mediante vehículos eléctricos en entornos urbanos (8).
- Otro caso de uso de esta tecnología relacionado con el reciclaje es la identificación de problemas en la cadena de separación de materiales de las plantas de reciclaje. La representación virtual y digitalización de las plantas de selección permite realizar análisis de potenciales mejoras en las mismas sin interrumpir su operación. Se estima que los elementos impropios presentes en los flujos de separación de residuos para el reciclaje pueden alcanzar el 20 o 30% (9). Las consecuencias de no separar adecuadamente son retrasos en el proceso y averías de la maquinaria que pueden llegar a detenerlo. El uso de un gemelo digital permite detectar estos problemas y proponer soluciones en tiempo real.
Referencias
(4) https://es.euronews.com/green/2024/09/24/que-es-y-para-que-sirve-el-gemelo-digital-del-oceano
(5) https://gemelo.madrid.es/es/
