Transports Metropolitans de Barcelona (TMB) implantará este verano una innovadora prueba piloto de regulación inteligente de la ventilación de la red de metro para mejorar la calidad ambiental, la higiene y el confort del pasaje en las estaciones. El proyecto de digitalización se ha desarrollado junto con la ingeniería SENER, que ha aportado su sistema de control denominado RESPIRA^®, y arranca de un trabajo previo realizado en la línea 1, en el que se verificó la importancia de un control dinámico de la ventilación e inicialmente se consiguió rebajar la temperatura ambiente.

RESPIRA^® es una plataforma de inteligencia artificial capaz de mejorar la sensación térmica del pasaje y de los trabajadores del metro a partir de la definición de varios criterios y de la lectura de variables en tiempo real, como la temperatura, la humedad, la calidad del aire interior en las estaciones y el consumo eléctrico. Con estos datos, un algoritmo dinámico de predicción de las condiciones ambientales en el interior de las estaciones (en función de la previsión meteorológica y del servicio previsto, entre otros) es el encargado de aplicar un modo de funcionamiento a cada ventilador con el objetivo de mejorar la sensación térmica y optimizar, a su vez, el consumo energético.

Las líneas convencionales del metro de Barcelona (de la 1 a la 5), que transportan al 94 % del pasaje, serán las que pondrán a prueba esta regulación avanzada de la ventilación a partir del próximo mes de julio. Actualmente, Metro de Barcelona está llevando a cabo los trabajos previos: adaptar los programas de control y regulación de todo el parque de ventilación de la red convencional (187 ventiladores de estación y 142 ventiladores de túnel), desarrollar nuevas funcionalidades en el telemando de instalaciones fijas y equipar una parte de la red con sensores de temperatura y humedad.

Para el director de la red de metro, Ramon Bacardí, se trata de un “buen ejemplo de aplicación de las tecnologías en beneficio de la mejora de la calidad del servicio y con un efecto directo sobre la experiencia de viaje del cliente”. Además, destaca “la contribución del sistema de ventilación para proporcionar un ambiente de seguridad y confort a la red de metro en un momento en el que estamos recuperando pasaje y necesitamos, por sostenibilidad y por equidad social, que el transporte público vuelva a ser visto como la mejor opción para la movilidad metropolitana en el área de Barcelona”.

El director de Innovación de SENER, Òscar Julià, indica que “RESPIRA^® es una de las múltiples iniciativas de digitalización que tiene en marcha la empresa. Para SENER, la transformación digital consiste en integrar las nuevas tecnologías en los negocios desde su concepción, con el último objetivo de ponerlas al servicio de la sociedad, mediante innovaciones que mejoran la vida de las personas y resultan sostenibles y respetuosas con el entorno”. Y, añade, “RESPIRA® en el contexto actual, puede además tener un papel muy importante en la salud y mejora del confort de cientos de miles de viajeros que anualmente utilizan el metro como método de transporte para sus desplazamientos”.

Contra la proliferación de la COVID-19

Con el control inteligente de la ventilación se conseguirá la máxima entrada de aire fresco procedente del exterior, una medida que permitirá aumentar la higiene dentro de la red de metro y reducir el riesgo de proliferación del coronavirus responsable de la COVID-19 y de otros microorganismos, de acuerdo con las orientaciones de las autoridades sanitarias. La mejora de las condiciones ambientales en las estaciones en cuanto a temperatura y humedad la notarán en forma de un confort superior tanto los pasajeros como los empleados.

En la actualidad, esta solución en pruebas en el metro de Barcelona está siendo estudiada por el Ministerio de Ciencia e Innovación como una solución extrapolable a otras grandes infraestructuras.

La actuación tiene, igualmente, una serie de ventajas para el operador, como son la disponibilidad de los equipos, detección rápida de funcionamientos anómalos, mejora del mantenimiento, disminución del consumo eléctrico, obtención del máximo rendimiento de la instalación y ayuda para la determinación de los puntos en los que serían necesarias nuevas inversiones por coste beneficio, con lo que contribuye a lograr una gestión eficiente y sostenible de los activos, entre otros.

Estudio de ingeniería integral en la Línea 1

Con anterioridad, TMB y SENER colaboraron en un estudio pionero de ingeniería integral de la ventilación de la Línea 1 del metro de Barcelona. Por primera vez en una red de transporte en funcionamiento, se modelizó matemáticamente la infraestructura, los trenes y los equipamientos y se estudiaron analíticamente todos los posibles modos de funcionamiento de la ventilación con la infraestructura existente. Como conclusión, en marzo del 2019 se cambiaron las consignas de ventilación, con lo cual se obtuvo una reducción de 1,2 ºC en días equivalentes respecto al año anterior en las estaciones más calurosas de la línea.

El nuevo régimen de ventilación, implantado en las cinco líneas convencionales, consiste en extraer aire por los pozos de ventilación de los túneles e impulsarlo por los ventiladores de la estación y los accesos, manteniendo el mismo flujo de aire durante todo el año: el elemento clave es el aprovechamiento de las bajas temperaturas del invierno y los periodos nocturnos para reducir progresivamente la temperatura media del túnel. La estrategia adoptada ya ha permitido dar un primer paso en el incremento de la aportación de aire fresco de la calle en las zonas de pasaje como prevención de la COVID-19.

Mitigar el calor era uno de los objetivos que se perseguían. Pero el estudio demostró, además, la importancia del correcto funcionamiento de los equipos de ventilación y apuntó las posibilidades de un control inteligente y dinámico, que tuviera en cuenta las condiciones ambientales exteriores e interiores de las estaciones y permitiera una estrategia de ventilación óptima, enviando consignas de velocidad individualizadas a los ventiladores, según la hora y el día. Se abrían así las puertas a la transformación digital de uno de los sistemas básicos de la infraestructura del metro de Barcelona. 

Sener y Ferrocarril Metropolità de Barcelona (FMB) han firmado un convenio de colaboración para poner en marcha una nueva iniciativa, denominada RESPIRA^®, cuyo objetivo principal es la mejora del confort de los pasajeros en el interior de las estaciones de metro de la ciudad condal, mediante el uso eficiente y optimizado de los sistemas de ventilación.

RESPIRA^® es un sistema de inteligencia artificial que permitirá establecer la estrategia óptima de ventilación para cada una de las líneas de metro, en términos de mejora de confort y eficiencia energética. El nuevo sistema, desarrollado por Sener, tiene en cuenta la sensación térmica de los pasajeros y trabajadores mediante un índice de confort, así como diversos criterios y variables, como la temperatura, la humedad, la calidad del aire en el interior de las estaciones y el consumo eléctrico de la ventilación. Con estos datos, implementa un algoritmo dinámico de predicción de las condiciones ambientales en el interior de las estaciones. Adicionalmente, el sistema permitirá realizar proyecciones a largo plazo, lo que va a permitir a FMB priorizar futuras inversiones y trabajos de mantenimiento.

El director de Innovación de Sener, Òscar Julià, indica que “RESPIRA^® permitirá monitorizar y procesar más de 500 millones de datos al año. Gracias a su proceso de autoaprendizaje, el sistema será capaz de adaptarse y actuar de forma anticipada”. Maximizando el rendimiento de los pozos y ventiladores actuales con la ayuda de la inteligencia artificial, el sistema reducirá la temperatura media del túnel, mejorará la calidad del aire y el confort térmico para los más de 400 millones de viajes que registra el metro de Barcelona cada año.

En una primera fase, el sistema se implantará en la Línea 1, en mayo de este año, lo que permitirá controlar todos los ventiladores de esta línea. En el resto de líneas de la red convencional (líneas 2, 3, 4, 5), el sistema se implantará a lo largo de 2020.

Principales ventajas de RESPIRA^®

RESPIRA^® permitirá, por un lado, la monitorización en tiempo real de las condiciones ambientales en el interior de las estaciones (temperatura, humedad, sensación térmica y calidad del aire, entre otras), lo que ayudará a detectar puntos problemáticos de la red de metro.

Por otro lado, permitirá la monitorización del funcionamiento de los ventiladores y su nivel de influencia en las temperaturas interiores, lo que supondrá una ayuda sustancial a las labores de mantenimiento de la instalación y a la gestión eficiente de las futuras inversiones.

Esta iniciativa está en línea con los siguientes Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) aprobados por la ONU:

• Mejorar la salud y el bienestar de los usuarios del metro, en términos de confort térmico y calidad del aire.
• Contribuir a un mayor aprovechamiento de la energía, con ahorros de hasta un 30 %, con lo que habrá una disminución de la huella de carbono estimada en más de 700 toneladas de CO₂ al año.
• Desarrollar sistemas de tecnología avanzada y con un marcado carácter innovador.
• Ofrecer un producto respetuoso con el entorno y que favorezca el Desarrollo Sostenible, minimizando las horas de funcionamiento de los equipos, reduciendo su desgaste, el periodo de mantenimiento y/o reposición de los mismos, así como una gestión eficiente de futuras inversiones en el sistema de ventilación.

El proyecto RESPIRA^® es una de las iniciativas de digitalización de Sener, grupo de tecnología con más de 60 años de historia, que ha abanderado la innovación en múltiples sectores de actividad. Para Sener, la transformación digital no consiste en utilizar nuevas tecnologías, sino en integrarlas en los negocios desde su concepción, y en línea con la vocación fundacional de la empresa: poner la tecnología al servicio de la sociedad, aportando innovaciones capaces de mejorar la vida de las personas y que sean sostenibles y respetuosas con el entorno.

SENER ha ganado el contrato para llevar a cabo el banco óptico del instrumento principal del satélite de la Agencia Espacial Europea (ESA) FLEX, acrónimo inglés de ‘Explorador de la Fluorescencia’. Se trata del octavo miembro de la familia Earth Explorer de la ESA, que se pondrá en órbita en el año 2022.

El banco óptico o IOMS (siglas de instrument optical module structure) está compuesto por el OBA (siglas de optical bench assembly), que es la estructura encargada de albergar y soportar los instrumentos ópticos, y el equipo térmico asociado THW (siglas de thermal hardware) que se encarga de mantener el módulo a una temperatura controlada. En conjunto, el IOMS mide 1.089 mm (largo) x 997 mm (ancho) x 467 mm (alto) y pesa 57,1 kg; permite, durante la operación del instrumento, el control térmico del módulo en 22±1ºC (22ºC con una oscilación de ±1ºC). También tiene modos de calibración, descontaminación y supervivencia con diferentes requisitos térmicos.

Como responsable del IOMS, SENER diseñará, fabricará y probará esta estructura, un trabajo que comenzará en 2018 para entregar el equipo de vuelo en 2020. Cabe destacar que SENER ha desarrollado equipos similares al OBA de FLEX para otras misiones espaciales, tales como Herschel, SEOSat /Ingenio, Sentinel-5 y Proba 3.

El ‘Explorador de la Fluorescencia’, o FLEX, monitorizará la salud de la vegetación de la Tierra, midiendo desde el espacio el débil brillo que emiten las plantas cuando transforman la luz solar, el agua y el dióxido de carbono en materia orgánica, algo que hasta la fecha no era posible.

FLEX volará en tándem con uno de los satélites del programa Copérnico, concretamente con uno de los Sentinel-3 -que cuenta igualmente con participación de SENER-, para aprovechar sus sensores ópticos y térmicos y proporcionar un conjunto integrado de datos.

Este nuevo contrato se suma a los numerosos proyectos que SENER ha desarrollado con éxito para el sector espacial, donde cuenta con más de 50 años de actividad y es un actor fundamental. Hasta la fecha, ha entregado más de 275 equipos y sistemas para satélites y vehículos espaciales para agencias de EE UU (NASA), Europa (ESA), Japón (JAXA) y Rusia (Roscosmos), con una fiabilidad del 100 %. SENER es la compañía española líder en los programas de ciencia de la ESA por sus aportaciones de ingeniería y ha participado en más de la mitad de estas misiones.