El objetivo principal del proyecto consiste en el desarrollo de un gemelo digital en reactores biológicos de EDAR basado en la Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) y que permita su control en tiempo real de una forma precisa y eficiente. El GD será una herramienta de control que hará uso de una red neuronal artificial (RNA) entrenada mediante simulación CFD para determinar la distribución de parámetros hidrodinámicos en el interior de los reactores, resolviendo así el problema del tiempo de computación y recursos computacionales de las simulaciones CFD, pero reteniendo la precisión en la distribución necesarias para el nuevo control.

En concreto, la red neuronal será entrenada para aprender el comportamiento hidráulico en el interior del reactor biológico, permitiendo resolver la distribución de las variables hidrodinámicas en un tiempo muy reducido a partir de resultados generados mediante simulaciones CFD del reactor para diferentes escenarios de operación de esta etapa de tratamiento. Los resultados de la simulación CFD serán transferidos a la red neuronal, aportando un nivel de detalle elevado para su aprendizaje y su verificación. El Gemelo Digital Híbrido calculará pues la bioquímica sobre la solución hidrodinámica, permitiendo disponer de esta doble distribución (variables hidrodinámicas y bioquímicas) en todo el reactor y en tiempo real. Esta ingente cantidad de información calculada en el interior del gemelo digital del reactor de la EDAR y validada por sondas de campo, abre nuevas vías para realizar el control y operación de los reactores, de forma más fiable y eficiente, e incluso de forma predictiva. Por medio de esta herramienta basada en la predicción de la RNA mediante simulación CFD, se propone un nuevo paradigma en el control de EDAR.

Resultados obtenidos: Como resultados principales, GEODA ha permitido el desarrollo de un Gemelo Digital (GD) que contiene como núcleo de cálculo una red neuronal artificial (RNA), entrenada con resultados de simulación CFD, capaz de resolver la hidrodinámica del reactor biológico en menos de un minuto sin renunciar a la precisión y detalle en 3D del CFD. El GD se encuentra conectado con el SCADA de la EDAR, de forma que el GD está actualizado con los datos reales de su gemelo físico. Como resultado, los datos actualizados constituyen los parámetros de entrada para el cálculo actualizado de la hidrodinámica en tiempo real con la RNA. Tras el cálculo de la hidrodinámica por la RNA, el GD calcula la bioquímica del reactor sobre los datos de la hidrodinámica, mostrando un grado de detalle y precisión en 3D aún no contemplado por otros GD. El GD permite simular tiempos de más de 2 horas y cuyos resultados pueden compararse con los datos reales de planta de forma que el GD se convierte en un Sistema de Alerta Temprana (SAT) y de Ayuda a la Decisión (SAD) para un control más sostenible y responsable de la EDAR.