Neyman-Scott-based water distribution network modelling

Modelación de redes de agua potable basado en el proceso de Neyman-Scott

Uno de los parámetros más difíciles de estimar al modelar las redes de distribución de agua potable es el del consumo doméstico. Se ha demostrado que este sigue un proceso estocástico posible de caracterizar a través de pulsos rectangulares, con ciertas intensidad, duración y frecuencia de arribo, por medio de esquemas estocásticos como el modelo de pulsos rectangulares de Neyman-Scott (Neyman-Scott Rectangular Pulses Model, NSRPM. El esquema NSRPM se basa en la solución de un problema de optimización no lineal que involucra momentos teóricos de las series sintéticas (equiprobables) y los momentos observados (mediciones de campo). Se ha publicado la metodología, así como trabajos orientados a la generación de la demanda en los domicilios, sin embargo no su validación en una red de distribución real, con la conjunción y agregación de las demandas de los domicilios, y su comparación con los métodos tradicionales. En el presente artículo se comparan resultados obtenidos empleando series sintéticas con carácter estocástico, producto del esquema NSRPM aplicado a la determinación de presiones y caudales, con los obtenidos por el método tradicional que utiliza curva de variación horaria de la demanda, y con mediciones de presión y caudal hechas en el sector Humaya, en Culiacán, Sinaloa, México.

Introducción

Recientemente se han desarrollado programas informáticos para la modelización detallada del comportamiento hidráulico de los sistemas de distribución de agua potable. La demanda de agua residencial es una de las variables hidráulicas utilizadas en dichos modelos; se ha idealizado como una variable que varía cada hora utilizando una curva de variación horaria suave de la demanda (HDVC). La HDVC se utiliza en prácticamente todos los programas informáticos de modelización de redes de distribución de agua potable conocidos y disponibles en el mercado (es decir, EPANET, InfoWorks, ScadRED). Sin embargo, esta curva no refleja con exactitud la realidad a nivel de servicio residencial. La demanda residencial es esporádica, se caracteriza por pulsos de demanda repentinos y tiende a tener una naturaleza estocástica (Buchberger et al., 2003; Alvisi et al., 2003; Alcocer-Yamanaka, 2007), especialmente cuando se consideran escalas de tiempo del orden de segundos. Por ello, recientemente se han desarrollado modelos con un enfoque estocástico para representar la demanda de agua residencial, como el pulso rectangular de Poisson (PRP) (Buchberger y Wu 1995; Buchberger et al., 2003) y los modelos de pulso rectangular de Neyman-Scott (NSRPM) (Alvisi et al., 2003; Alcocer-Yamanaka et al., 2008). Para su aplicación, el modelo PRP requiere el registro directo de la demanda de agua instantánea (con un intervalo de tiempo de un segundo), mientras que el NSRPM considera la desagregación temporal de la demanda para poder utilizar diferentes intervalos de tiempo de registro.