redes hidráulicas

iDistritos: Sectorización de modelos de redes hidráulicas de Epanet

Sectorizar modelos de redes hidráulicas permite llevar a cabo el control y la operación de manera más rápida y fiable. La sectorización de una red de suministro de agua es una técnica muy utilizada para mejorar la eficiencia hidráulica del sistema (localización de fugas, gestión de la presión, etc.).

Numerosas metodologías se han desarrollado para abordar este problema. Sin embargo, no todas se pueden aplicar a las necesidades particulares de cada sistema de suministro. Por ello se ha desarrollado una herramienta informática (iDistritos), basada en los algoritmos de búsqueda de la teoría de grafos y el simulador hidráulico de Epanet, para proponer e identificar sectores de demanda. La herramienta se ha aplicado en dos redes de agua potable reales en España y México.

El gran desafío que toda empresa gestora de agua enfrenta a la hora de operar un sistema de suministro de agua, es el de suministrar dicho elemento bajo unas condiciones mínimas de servicio (calidad del agua, continuidad, y presión). Situación que puede verse complicada si la red es de gran tamaño y además existe un desconocimiento de los caudales que discurren por las tuberías. Ante esta situación, la sectorización es una técnica ampliamente aplicada para controlar las presiones y los caudales, y así mejorar el rendimiento hidráulico del sistema.

Sectorización de redes hidráulicas 

La sectorización consiste en dividir la red en sectores, áreas o distritos más pequeños, con entradas y salidas perfectamente controladas, donde se pueda llevar a cabo el control y la operación de manera más rápida y fiable. En el proceso de dividir una red en sectores, es imperativo minimizar el número de caudalímetros y/o válvulas de corte para reducir el impacto adverso del cierre de las válvulas y mantener una homogeneidad interna en los distritos en términos de elevación y consumo.

En la literatura científica se han propuesto diversos métodos para sectorizar modelos de redes hidráulicas, los cuales en su mayoría actúan en dos fases: agrupamiento y sectorización. Para la primera fase se han sugerido diferentes enfoques de agrupación buscando el número óptimo de sectores.

Estos enfoques se basan en la topología y la conectividad de los elementos de una red, la modularidad, la estructura de la comunidad, enfoques espectrales, multi-agente, partición multinivel y otros. Los algoritmos evolutivos son los métodos más utilizados para obtener la solución más conveniente a la hora de delimitar los diferentes sectores en función de unos objetivos y de ciertas limitaciones de tipo hidráulico y/o económico a cumplir. 

La herramienta iDistritos que se presenta en este artículo, se basa en el algoritmo de búsqueda en amplitud de la teoría de grafos para proponer o identificar los sectores de demanda, y en el simulador hidráulico de Epanet para determinar los valores resultantes de las variables hidráulicas (presiones, demandas, caudales y velocidades) en todos los elementos de la red; además, por cada sector identificado se informa sobre el número de caudalímetros y válvulas de corte que aíslan cada sector, el número de fuentes, bombas, válvulas, y nodos contenidos, la longitud total de tuberías, y las elevaciones máximas, medias y mínimas, así como el desnivel total dentro de cada sector.

iDistritos ha demostrado ser una herramienta muy útil para identificar sectores de demandas a partir de un modelo de red sobre Epanet y unos identificadores de tuberías donde se debe instalar una válvula de corte y un caudalímetro. Además, muestra una hoja de resumen con cierta información de lo que ocurre en cada sector. iDistritos y CheckPressure son de uso libre y se pueden descargar desde la página web de Researchgate a través de las cuentas particulares de los autores. Se espera que la herramienta sea de gran utilidad para fines académicos, profesionales y de investigación.

Consultar artículo en: iDistritos: Sectorización de modelos de redes hidráulicas de Epanet. Revista Hidrolatinoamericana de Jóvenes Investigadores y Profesionales, 2021.

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