En los últimos años, la tecnología de gemelos digitales ha sido un catalizador de cambios significativos en diversos sectores industriales de todo el mundo. Pero, ¿qué son exactamente los gemelos digitales? Son réplicas virtuales precisas de objetos, procesos o sistemas físicos que integran datos en tiempo real para simular condiciones y comportamientos. Esta innovación no sólo optimiza las operaciones, sino que también predice rendimientos y anticipa fallos antes de que se produzcan.
El Barcelona Supercomputing Center (BSC), reconocido por su amplia experiencia en tecnologías avanzadas de simulación, está a la vanguardia del desarrollo de gemelos digitales. El BSC ha aplicado esta tecnología puntera en diversos proyectos, demostrando su capacidad para crear gemelos digitales que revolucionan complejos procesos industriales.
El proyecto TWINGHY es un excelente ejemplo de innovación sostenible, cuyo objetivo es sustituir el gas natural por hidrógeno en los hornos de recalentamiento de acero. Esta iniciativa utiliza un gemelo digital para controlar el comportamiento de los equipos y optimizar las operaciones, impulsando tanto la eficiencia operativa como la reducción de emisiones. En los últimos meses se ha avanzado mucho en el establecimiento de los componentes básicos del modelo de gemelo digital. Se está desarrollando una red neuronal integral para ingerir datos de forma análoga a un horno real. La siguiente fase consiste en mejorar la robustez del modelo incorporando datos de experimentos realizados con nuevos quemadores y combustible de hidrógeno en la planta CELSA 3 de Barcelona. Este enfoque integra datos reales, simulaciones y técnicas avanzadas de modelado para crear un modelo Digital Twin capaz de realizar predicciones en tiempo real y valiosos análisis para mejorar el funcionamiento de los hornos. Al ayudar en la descarbonización del horno, este marco también tiene el potencial de desarrollar un mecanismo de control de retroalimentación, promoviendo aún más las transiciones energéticas sostenibles y la excelencia operativa.
Además de TWINGHY, BSC ha desarrollado gemelos digitales en diversos ámbitos. La empresa spin-off ELEM Biotech, fundada por el BSC, emplea gemelos digitales para predecir los resultados de terapias farmacológicas y dispositivos médicos. En el proyecto DestinE, el BSC desarrolla un gemelo digital de la Tierra para simular futuros impactos del cambio climático. Y a través de la iniciativa PerMedCoE, el BSC crea gemelos digitales para predecir respuestas de tratamientos médicos personalizados a nivel celular.
Otro proyecto notable en el que participa el BSC es WindTwin, una iniciativa innovadora para crear un gemelo digital de los parques eólicos marinos. El proyecto pretende revolucionar la previsión de la energía eólica, mejorar la precisión de la producción energética y optimizar las predicciones de la demanda de energía. También está el proyecto VCity, que ha desarrollado una plataforma centrada en el ser humano para gemelos digitales urbanos. En ella, los responsables políticos pueden probar los cambios antes de ponerlos en práctica. Los gemelos digitales urbanos son réplicas virtuales de ciudades reales que optimizan los datos para trazar conexiones invisibles entre factores como la calidad del aire, los servicios públicos o la eficiencia energética. Permiten simular el efecto dominó de las políticas urbanas a lo largo del tiempo, facilitando la comprensión de cambios significativos.
Los gemelos digitales no son solo modelos virtuales; son poderosas herramientas que promueven la innovación, la sostenibilidad y la eficiencia a gran escala. Con iniciativas como el proyecto TWINGHY, podemos esperar avances significativos que configurarán el futuro de la industria y la tecnología a escala mundial.
Autores: Daniel Mira, Shubham Shubham y Aerton Guimarães
Daniel es el Jefe del Grupo de Tecnologías de Propulsión del Departamento de Aplicaciones Informáticas para la Ciencia y la Ingeniería (CASE) del Barcelona Supercomputing Center (BSC). El Dr. Mira se licenció en Ingeniería Mecánica por la Universidad Politécnica de Valencia (España) en 2008 y se doctoró en Ingeniería Mecánica por la Universidad de Lancaster en 2012. Su investigación se centra en el desarrollo de métodos avanzados de simulación para investigar las características de combustión de los sistemas de propulsión y potencia. Las principales actividades incluyen el modelado físico y los métodos numéricos utilizando computación de alto rendimiento (HPC) y enfoques basados en datos.
Shubham, titulado superior por el IIT de Kanpur y la Universidad de Melbourne, cuenta con más de 9 años de experiencia en dinámica de fluidos computacional e investigación aerodinámica. Como investigador doctoral, utiliza simulaciones avanzadas y modelos basados en datos para mejorar la precisión predictiva en aerodinámica. Su amplia experiencia en dinámica de fluidos y modelización contribuye al proyecto TWINGHY, cuyo objetivo es sustituir el gas natural por hidrógeno en los hornos de recalentamiento de acero. Este proyecto aprovecha un gemelo digital para optimizar las operaciones, mejorar la eficiencia y reducir las emisiones.
With a background in project management and corporate communication, Aerton brings over 16 years of experience to his role as a Dissemination Officer at the Barcelona Supercomputing Centre (BSC), where he has been working in scientific communication since 2023. He manages communication strategies for EU-funded and national projects within the Computer Applications in Science and Engineering (CASE) Department. His expertise includes digital transformation, corporate narrative development, and multimedia content production.