Optimización operacional de redes de distribución de agua potable con el fin de maximizar la uniformidad de presiones en los nodos de consumo

Operational optimization of drinking water distribution networks in order to maximize the uniformity of pressure in the consumer nodes

En el presente trabajo se muestra que con el desarrollo de un algoritmo determinístico se logra uniformizar el estado de presiones de servicio en una red de distribución de agua potable. Para lograr esto de forma óptima, se debe maximizar un Índice que relaciona la potencia por unidad de peso disipada por la red y disponible para disipar por la misma (Índice de Resiliencia [2]), lo cual mejora la habilidad del sistema de distribución para enfrentar eventuales fallas en el mismo, retarda los procesos de renovación de tuberías y minimiza el nivel de fugas en la red.

1. INTRODUCCIÓN

El mantenimiento de redes de distribución de agua potable consiste típicamente en la rehabilitación, reparación y renovación del sistema de tuberías que lo componen. La mayoría de las políticas de mantenimiento combinan el desarrollo de la técnica de soporte de decisión a partir del reemplazo de líneas de tubería adecuadas, basadas en el juicio técnico bajo el buen conocimiento hidráulico del sistema. A continuación se presentará una metodología para lograr la óptima operación de redes existentes de distribución de agua potable, con el objetivo de maximizar el estado de presiones en los nodos de consumo de la misma.

2. INDICADORES DE COMPORTAMIENTO PARA LA OPTIMIZACIÓN DE REDES DE ACUEDUCTO, CON EL FIN DE UNIFORMIZAR EL ESTADO DE PRESIONES

En ingeniería, el comportamiento de cualquier sistema en términos de sus cargas y la resistencia puede analizarse de la siguiente manera: Si X =(X₁,X₂,..., X_n) es el vector de las variables aleatorias que influencian la carga (L) y/o la resistencia (R) del sistema, la función de comportamiento, G(X), se define como sigue (ver Ecuación 1).

G(X)=R-L

_{Ecuación 1}

La superficie de falla (estado límite), donde G = 0, separa todas las combinaciones de X existentes en el dominio de falla de las presentes en el dominio de supervivencia.

El nivel de confiabilidad en el nodo i de la red de distribución de agua potable es evaluado de la siguiente manera (ver Ecuación 2)

G_i(X) = H_i(x) - H_i^min

_{Ecuación 2}

donde H_i(X) es la presión modelada en el nodo i como función del vector de la capacidad hidráulica en las tuberías, X, y H_i^min es la presión mí permitida en el nodo i. Por lo tanto, para evaluar la confiabilidad en cada uno de los nodos de la red 127 de distribución, se debe especificar la función de comportamiento para cada nodo y, mediante el seguimiento de una metodología, encontrar las combinaciones existentes en el dominio de supervivencia.