Un gemelo digital es una réplica virtual viva de un activo físico, conectada a sus datos en tiempo real. Al combinar sensores, modelos y contexto operativo, permite observar y predecir el comportamiento del activo como si fuera un simulador permanente. Desde los modelos primitivos asociados a la investigación espacial a su papel en la industria 4.0 en constante evolución, la tecnología del gemelo digital representa una revolución en la distribución eléctrica.
Dentro del vocabulario en constante cambio que se asocia a la transformación digital, el término gemelo digital (digital twin o DT en inglés) ha ido cobrando fuerza desde que la consultora tecnológica Gartner lo definió en 2016 como una de las 10 principales tendencias tecnológicas para la siguiente década, vaticinando que ‘en un plazo de tres a cinco años, miles de millones de objetos estarán representados por gemelos digitales, un modelo de software dinámico de un objeto o sistema físico’.[1]
El origen de esta tecnología se encuentra en una de las misiones más famosas de la carrera espacial de las décadas de los 60 y 70 del siglo pasado. Hoy, la tecnología de gemelos digitales convierte la gestión de un activo en un proceso proactivo: diagnostica antes de fallar, optimiza mantenimiento y energía, documenta su vida útil y prueba escenarios sin riesgo.
En el ámbito de la digitalización de la red eléctrica, los gemelos digitales (DT) actúan como la capa operativa que conecta datos en tiempo real con modelos de red (flujo de carga, dinámica, activos) para planificar, operar y mantener la smart grid de forma más segura, flexible y eficiente.[2]
¿Qué es un gemelo digital?
La norma internacional ISO/IEC 30173:2023 (Digital twin — Concepts and terminology) define la gemelo digital como ‘la representación digital de una entidad objetivo, con conexiones de datos que permiten la convergencia entre los estados físico y digital a un ritmo de sincronización adecuado’.[3]
Se trata, pues de la representación virtual de un sistema que existe en el plano físico físico, alimentada con datos del propio sistema y con capacidad predictiva. Este flujo de datos permite que haya un bucle bidireccional entre lo digital y lo físico para la toma de decisiones, dado que no es solo un modelo o una simulación aislada.
En la gestión de activos, un gemelo digital aporta ventajas claras: reduce costes y paradas, anticipa fallos con mantenimiento predictivo, optimiza rendimiento y consumo energético, alarga la vida útil, mejora seguridad y cumplimiento, acelera la puesta en marcha y la formación, y permite probar escenarios para planificar inversiones con menor riesgo.
Gemelos digitales: de los modelos primitivos a la popularización del término
Como en todo término tecnológico, el origen del gemelo digital bebe de varias fuentes a lo largo del tiempo, antepasados unidos por un concepto similar que se puede rastrear desde la segunda mitad del siglo XX en adelante, durante la carrera espacial en plena Guerra Fría, dentro de programa espacial Apollo de la NASA.
La misión Apollo 13 ha pasado a la historia por considerarse, en palabras de uno de sus integrantes, ‘un éxito fallido’, dado que su tripulación no llegó a completar el alunizaje previsto debido la explosión de un tanque de oxígeno, pero sí consiguieron volver sanos y salvos a la Tierra. Hoy en día, esa misión constituye una pieza esencial de la cultura popular gracias a la frase ‘Muy bien, Houston… hemos tenido un problema aquí.’, pero también sirvió para cambiar el método en el que la agencia espacial testaba sus módulos para futuras misiones.
En respuesta a este incidente, la NASA empleó múltiples simuladores para evaluar el fallo y amplió un modelo físico del vehículo para incluir componentes digitales. Este gemelo digital primitivo fue el primero de su clase, lo que permitió una ingesta continua de datos para modelar los acontecimientos que condujeron al accidente, con fines de análisis forense y exploración de los siguientes pasos.[4]
Más tarde, en 1991, el informático teórico estadounidense David Gelernter, introdujo el término de mundos espejos (mirror worlds), como un software que refleja de forma fiel el mundo real, adelantando el funcionamiento de esta tecnología que se da hoy en día.[5] No sería hasta el año 1997 que aparece el término tal y como se usa en la actualidad, gemelo digital, en un paper urbanístico español en el que se describe el modelo 3D que acompaña al proyecto físico de un edificio, aunque sin el sentido actual de bucle vivo en el que se transfiere información.[6]
La llegada del siglo XXI trae consigo la consolidación del gemelo digital tal y como lo conocemos en la actualidad, ligado al ámbito de la gestión del ciclo de vida de un producto (PLM por sus siglas en inglés, Product Lifecycle Management). Fue en 2002, en una presentación de la Universidad de Michigan ofrecida por Michael Grieves. Sin embargo, esta presentación ya tenía todos los elementos con los que identificamos hoy en día a un gemelo digital: espacio real, espacio virtual, el enlace para el flujo de datos del espacio real al espacio virtual, el enlace para el flujo de información del espacio virtual al espacio real y subespacios virtuales.[7]
Gemelos digitales en Aplicaciones Tecnológicas S.A. – Mejorando la eficiencia de la smart grid en la distribución eléctrica
Las smart grids representan una revolución en el sector energético, ofreciendo una solución innovadora y sostenible a los desafíos energéticos actuales. Su implementación a gran escala permitirá construir un sistema energético más eficiente, flexible y resiliente, contribuyendo a la transición hacia un futuro más sostenible
Un gemelo digital permite mejorar las operaciones, al proporcionar supervisión en tiempo real, información predictiva, capacidades de simulación, control remoto, oportunidades de formación, integración de datos y apoyo a la toma de decisiones. Esta tecnología permite a los Operadores de Sistemas de Distribución (DSO) gestionar eficazmente la red, optimizar el rendimiento y garantizar una distribución de energía fiable y eficiente.
Los gemelos digitales de Aplicaciones Tecnológicas S.A. facilitan un mantenimiento adecuado, aumentan la eficiencia, minimizan costes y evalúan las vulnerabilidades de la red.
Referencias
[1] https://www.gartner.com/smarterwithgartner/gartners-top-10-technology-trends-2017
[2] International Electrotechnical Commission. (2024). Virtualizing power systems: how digital twins will revolutionize the energy sector (https://www.iec.ch/basecamp/virtualizing-power-systems-how-digital-twins-will-revolutionize-energy-sector).
[3] International Electrotechnical Commission. (2010). Digital twin — Concepts and terminology (ISO/IEC 30173). (https://www.iso.org/standard/81442.html).
[4] https://www.nasa.gov/missions/apollo/apollo-13-the-successful-failure/
[5] Gelernter, David. (1991) Mirror Worlds: Or: The Day Software Puts the Universe in a Shoebox… How It Will Happen and What It Will Mean. Oxford University Press.
[6] Hernandez-Ibañez, Luis & Hernández, Santiago. (1997). Application of Digital 3D Models on Urban Planning and Highway Design.
[7] Grieves, Michael. (2016). Origins of the Digital Twin Concept. 10.13140/RG.2.2.26367.61609. (https://www.researchgate.net/publication/307509727_Origins_of_the_Digital_Twin_Concept).
