Los métodos tradicionales de dosificación de ozono no se adaptan a un agua cada vez más variable. La investigación de Laura Ferràndez Galceran, en el marco de un doctorado industrial entre la UdG, el grupo de investigación LEQUIA y la empresa FISERSA, demuestra que la inteligencia artificial permite resolver este reto con impacto real, medible y transferible
El escenario climático actual, marcado por sequías extremas y episodios de lluvias torrenciales, ha dejado obsoleta la gestión del agua basada exclusivamente en la experiencia histórica. Cada día, las estaciones de tratamiento de agua potable (ETAP) de todas partes afrontan una ecuación que se complica año tras año: producir agua segura con una materia prima como el agua sucia, cada vez más imprevisible . Las sequías extremas concentran la materia orgánica natural hasta niveles que alteran la eficacia de los tratamientos convencionales. Por otra parte, las lluvias torrenciales, en cambio, arrastran cargas contaminantes repentinas que exigen respuestas inmediatas. En medio de esta situación, las regulaciones europeas sobre subproductos de desinfección (como los trihalometanos (THM)) hacen más estrechos los márgenes de operación permitidos. El resultado es un escenario donde la experiencia acumulada de los operarios y los sistemas de control basados en umbrales fijos no bastan ya para garantizar, simultáneamente, eficiencia y seguridad en el tratamiento de agua potable.
Las ETAPs se enfrentan hoy a un rompecabezas complejo: garantizar la seguridad microbiológica y química bajo condiciones del agua de entrada cada vez más cambiantes. En este contexto, la ETAP de Figueres ha servido durante cuatro años como laboratorio a escala real para una investigación que propone un cambio de paradigma: sustituir el control reactivo por un control predictivo y adaptativo fundamentado en inteligencia artificial . La doctorada industrial Laura Ferràndez Galceran, en el marco de un proyecto de doctorado industrial entre la empresa Figueres de Serveis SA (FISERSA) y el grupo de investigación LEQUIA de la Universidad de Girona (UdG), ha diseñado, implementado y validado un sistema de control basado en lógica difusa que adapta en tiempo real la dosificación de ozono a las condiciones de ozono. La tesis, dirigida por el dr. Héctor Monclús y la Dra. Alba Cabrera, se defendió el 13 de marzo de 2026 en la Facultad de Ciencias de la UdG, en un acto abierto al público.
"Trabajar en un entorno real aporta una ventaja fundamental: permite entender la complejidad del sistema más allá de las condiciones ideales de laboratorio, tanto a nivel técnico como operativo y humano."
La limitación de los sistemas de control convencionales
Las ETAP funcionan como barreras críticas entre el agua sucia captada del medio y el agua que llega a los hogares. El tratamiento con ozono, un potente oxidante, es una de las etapas clave para eliminar contaminantes orgánicos y garantizar su desinfección. Ahora bien, la ozonización también presenta un dilema operativo: una dosis insuficiente no elimina suficientes contaminantes; una dosis excesiva genera subproductos potencialmente nocivos, como los THM antes mencionados . El equilibrio depende de variables que fluctúan constantemente como la carga orgánica del agua, la temperatura ambiente, las condiciones de captación, entre otros factores.
Los sistemas convencionales de control suelen operar con umbrales fijos que no siempre responden con precisión a las oscilaciones de la materia orgánica o temperatura. Este reto operativo es el que llevó a Ferràndez a proponer un sistema de ayuda a la decisión que » permite entender la complejidad del sistema más allá de las condiciones ideales de laboratorio» , según explica la investigadora. Su trabajo ha permitido capturar la variabilidad real del agua en un entorno operativo en el que la incertidumbre es la norma.
Así, la búsqueda de Ferràndez-Galceran aborda frontalmente esta limitación. » Incluso sin desarrollar un modelo, este tipo de investigación ya ofrece un valor diferencial, porque obliga a gestionar incertidumbre real, convivir con limitaciones operativas y entender cómo se toman las decisiones en planta «, reconoce la investigadora sobre la experiencia de trabajar en condiciones operativas reales, lejos de la previsibilidad del laboratorio.
Un sistema de control que formaliza el conocimiento experto
El núcleo de la tesis es un sistema de inferencia difusa que se alimenta de dos variables medidas en continuo: la absorbancia ultravioleta a 254 nanómetros (A254), indicador de la cantidad y naturaleza de la materia orgánica disuelta, y la temperatura del agua, que condiciona la solubilidad del ozono y, por tanto, la oxidación.
En este contexto técnico, el sistema desarrollado por Ferràndez funciona como un operario digital que toma decisiones en tiempo real . Para ello, lee de forma continua dos datos clave del agua: la cantidad de materia orgánica disuelta (medida mediante absorbancia ultravioleta) y la temperatura. A partir de estas dos lecturas, un conjunto de reglas de decisión, construidas con datos históricos y conocimiento experto, las traducen en una dosis de ozono concreta.
La diferencia con respecto a los sistemas de control tradicionales es conceptual. Los sistemas convencionales trabajan con umbrales fijos: si un valor supera un límite, el sistema actúa de forma determinada. El sistema de Ferrández, en cambio, razona con categorías graduales: «temperatura moderadamente alta», «materia orgánica elevada», etc; tal y como lo haría un técnico experimentado ante la misma situación. » Se parece mucho más a cómo una persona experimentada interpreta la realidad «, explica la doctora industrial. El sistema no sustituye al operario: aprende su criterio y lo aplica de forma automática.
En la práctica, el resultado es medible: » el sistema puede ajustar la dosis de ozono de forma coherente con las condiciones del agua de entrada, contribuyendo a mantener la eficiencia del proceso y minimizar la formación de subproductos» , matiza Ferràndez. Cuando la temperatura sube, el sistema incrementa automáticamente la dosis de ozono para compensar que el gas se disuelve peor. Cuando detecta mayor materia orgánica, aumenta la oxidación en consecuencia. Probada en una instalación real, la solución mejora la eficiencia de oxidación, reduce el consumo de reactivos y minimiza la generación de subproductos no deseados.
"Incluso sin desarrollar un modelo, este tipo de investigación ya ofrece un valor diferencial, porque obliga a gestionar incertidumbre real, convivir con limitaciones operativas y entender cómo se toman las decisiones en planta"
El reto de integrar datos de fuentes heterogéneas
Un sistema predictivo es tan bueno como los datos que lo alimentan. En el caso de la ETAP de Figueres, el principal obstáculo no fue la falta de información, sino a la dispersión de estos datos. Los instrumentos de control de planta, los análisis puntuales de laboratorio y los sensores online generaban datos con frecuencias de muestreo diferentes y, en algunos casos, con lagunas significativas. Ferràndez lo describe con precisión: » El verdadero cuello de botella fue construir un conjunto de datos coherente y fiable que permitiera no sólo analizar el comportamiento pasado del sistema, sino también apoyar un modelo con capacidad predictiva y aplicable en un entorno operativo real. »
Esta tarea de armonización de datos es a menudo invisible en los resultados finales, pero condicionó todo el proceso de modelización. Por eso, el método desarrollado es transferible a otras instalaciones que quieran implementar sistemas de control inteligente.
El factor humano como condición de éxito
Es un hecho que ningún sistema de apoyo a la decisión funciona si las personas que deben utilizarlo no se fían. Ferràndez y el equipo del proyecto diseñaron una estrategia de progresiva adopción: primero, validación del modelo con datos históricos; después, aplicación de las recomendaciones en paralelo a la operación real; finalmente, integración gradual en la dinámica de planta con ajustes iterativos. » La confianza de los operarios no se construye sólo a partir del modelo, sino del proceso de implementación, y esto ha sido clave para su adopción como Sistema de Apoyo a la Decisión «, subraya la investigadora.
Un elemento determinante en la aceptación fue la transparencia del sistema. » El hecho de que el sistema esté basado en reglas expertas ha sido un elemento clave para favorecer su aceptación, ya que permite entender el criterio detrás de cada recomendación «, detalla Ferràndez. El operario puede inspeccionar por qué el sistema recomienda una dosis determinada. En definitiva, no percibe una caja negra, sino una herramienta que complementa su criterio profesional sin sustituirle.
Una solución rentable y de calidad
Desde la óptica empresarial, el beneficio inmediato del resultado del proyecto es tangible: un ajuste más preciso de la dosis de ozono conlleva una reducción del consumo de reactivos y la eliminación de sobretratamientos. Pero Ferràndez señala una dimensión menos cuantificable y potencialmente más valiosa: “ el valor intangible se encuentra en una operación más estable, más resiliente y menos dependiente de decisiones reactivas o de la experiencia individual. ” En otras palabras, en un sector con rotación de personal, un sistema que preserva el criterio experto se convierte en un activo estratégico.
El sistema, además, permite trabajar con mayor margen de seguridad ante la variabilidad del agua de entrada y reducir aún más los niveles de subproductos como los THM en la salida de planta, mejorando la eficiencia de las etapas de tratamiento posteriores.
"La confianza de los operarios no se construye sólo a partir del modelo, sino del proceso de implementación, lo que ha sido clave para su adopción como Sistema de Apoyo a la Decisión."
Hacia un sistema de apoyo a la decisión integral
El controlador de ozono validado es la primera pieza de una arquitectura más amplia. El proyecto de Ferràndez sienta las bases conceptuales de dos módulos adicionales: uno para la evaluación del riesgo químico, centrado en la predicción del potencial de formación de subproductos de desinfección, y otro para el riesgo microbiológico, basado en indicadores de carbono orgánico asimilable y de recrecimientos bacterianos. Integrados estos tres componentes configuran el marco de un futuro Sistema de Apoyo a la Decisión Ambiental modular, concebido para ofrecer una gestión integral e informada del riesgo a lo largo de toda la cadena de tratamiento.
Desde el punto de vista científico, el proyecto ha aportado al grupo de investigación LEQUIA la incorporación de técnicas analíticas poco habituales en la operación de planta. Ferràndez destaca especialmente la determinación del carbono orgánico asimilable mediante bioensayos, un método que describe como complejo y con » una elevada sensibilidad a contaminaciones y una cierta inestabilidad experimental «. A pesar de la dificultad, la técnica ha permitido generar nuevo conocimiento sobre procesos que habitualmente no se monitorizan en detalle.
Un modelo exportable a cualquier planta de tratamiento
El sistema no es una solución directamente exportable, pero el método sí lo es. Al basarse en datos locales y conocimiento experto, y no en modelos matemáticos cerrados, cada nueva instalación requiere una fase previa de análisis y ajuste. Dicho de otro modo: lo que se traslada no es el sistema configurado, sino la forma de construirlo. » Hay que adaptarlo a las condiciones específicas de cada planta antes de aplicarlo directamente «, precisa Ferràndez.
Sin embargo, el impacto de la investigación va más allá del Alt Empordà. La estructura modular facilita la transferencia del conocimiento a otras plantas con problemáticas similares, tanto a nivel nacional como internacional. Además, el proyecto ha incorporado metodologías científicas avanzadas como la determinación del carbono orgánico asimilable (un indicador de la calidad microbiológica del agua que habitualmente no se monitoriza en continuo en las plantas de tratamiento), aportando una visión más profunda del proceso.
En conclusión, el doctorado industrial de Laura Ferràndez ilustra un modelo de colaboración entre universidad y empresa que genera valor bidireccional: FISERSA obtiene herramientas operativas validadas en su propio entorno; LEQUIA consolida su trayectoria de transferencia en sistemas de tratamiento de agua potable.
Pero la investigadora cierra con una reflexión que trasciende el proyecto e interpela directamente al tejido empresarial: “ Incorporar doctorandas industriales no debería ser una cuestión a justificar desde el punto de vista de género, sino una apuesta natural por captar talento cualificado y conectar investigación y operación real ”. En el marco del foco ‘Agua y Género’ de este 2026, la trayectoria de Ferràndez también pone de relieve el valor estratégico de incorporar doctorandas industriales en estructuras de I+D. La investigadora interpela directamente al tejido empresarial: » más que una cuestión de equidad, es también una cuestión de inteligencia estratégica para las empresas .»
En un sector en plena transformación tecnológica, donde la variabilidad climática y la presión normativa no harán sino aumentar, el proyecto de la tesis defendida en Figueres demuestra que la respuesta pasa por sistemas de gestión predictivos, adaptativos y resilientes. La inteligencia artificial no llega para sustituir al operario, sino para amplificar su criterio. Y el doctorado industrial, como instrumento, demuestra que la innovación más sólida nace cuando la investigación y la operación comparten el mismo terreno.
