Mejoramiento de la red de distribución del sistema de acueducto Auacact en la localidad de Ciudad Bolívar mediante modelación en Epanet - Bogotá D.C.

Trabajo de investigaciónSe realiza la modelación de las condiciones actuales del Acueducto AUACACT recogiendo datos demográficos, topográficos, topológicos, consumos, caudales, presiones, entre otros, y a través del programa de simulación hidráulica EPANET se calibra la red de distribución del acueducto con el fin de identificar puntos críticos y zonas con problemas hidráulicos, como lo son presiones, altas o bajas, velocidades fuera de rangos normales, demandas irregulares, diámetros insuficientes o excesivos, entre otros. Todo este proceso de modelado se desarrolla bajo la norma técnica del sector de agua potable y saneamiento básico (RAS) y de acuerdo a los lineamientos recogidos en la metodología CIACUA para calibraciones de redes de abastecimiento de agua potable. Finalmente, con los resultados obtenidos en dos escenarios, actual y mejorado, se puede realizar un análisis cualitativo, comparando las condiciones reales que presentan inconsistencias frente a las condiciones que permitan mejorar el sistema y así concluir y establecer las acciones necesarias para dar solución a los problemas detectados.INTRODUCCIÓN 1. GENERALIDADES 2. JUSTIFICACIÓN 3. TIPO DE INVESTIGACIÓN 4. OBJETIVOS 5. PRODUCTOS A ENTREGAR 6. RESULTADOS 7. ESTRATEGIAS 8. MARCOS 9. METODOLOGÍA 10. INSTRUMENTOS A UTILIZAR 11. CRITERIOS DE EVALUACIÓN 12. ESTADO DEL ARTE 13. MÉTODOS DE CALIBRACIÓN 14. CALIBRACIÓN DEL MODELO 15. CONCLUSIONES 16. RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFÍAEspecializaciónEspecialista en Recursos Hídrico

Modelación y calibración de la red de distribución del acueducto urbano del municipio de Machetá Cundinamarca

Trabajo de investigación"La oficina de servicios públicos del municipio de Machetá, se enfrenta a la toma de decisiones técnicas para la operación de la red de distribución de agua potable de una manera eficiente en cuanto a continuidad y cobertura, de ahí la importancia de generar un modelo hidráulico calibrado que permitan manejar información precisa y encaminar a acciones de forma efectiva, solucionando problemas existentes mediante la implementación de alternativas de optimización."INTRODUCCIÓN 1. GENERALIDADES 2. MARCOS DE REFERENCIA 3. METODOLOGIA 4. PRODUCTOS A ENTREGAR 5. RESULTADOS ESPERADOS E IMPACTOS 6. CATASTRO DE LA RED DE DISTRIBUCION DEL MUNICIPO DE MACHETÁ 7. METODOLOGIA DE MODELACION Y OPTIMIZACION HIDRAULICA DE LA RED DE ACUEDUCTO URBANO 8. CALIBRACION DEL MODELO DIGITAL 9. PROCEDIMIENTO DIAGNOSTICO RED PROYECTADA 10. CONCLUSIONES 11. RECOMENDACIONES ANEXOS BIBLIOGRAFÍAEspecializaciónEspecialista en Recursos Hídrico

Análisis de la Incidencia de Fuertes Pendientes en el Comportamiento Hidráulico de las Redes de Acueducto. Caso de estudio: Sectores norte y sur Avenida Santander

En el siguiente documento se analizó el comportamiento hidráulico de las redes de acueducto de 7 sectores hidráulicos localizados en los costados norte y sur a lo largo de la avenida Santander en la ciudad de Manizales, zona que por sus fuertes pendientes presenta comportamientos elevados en las presiones, lo que favorece la ocurrencia de rupturas en la infraestructura y la generación de pérdidas de agua. Durante el presente análisis se hicieron mediciones de presión y caudal en cada uno de los sectores hidráulicos con el fin de contar con información necesaria para modelar estos computacionalmente. Se conformó y calibró el modelo a través de la metodología del Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados para redes de distribución de agua potable de la universidad de los Andes, y así corregir los problemas encontrados. Se propuso la instalación de válvulas reductoras de presión, para determinar su localización se utilizó la metodología de potencia unitaria asociada con la localización altimétrica de cada conducto para crear zonificaciones de presión. Fue evaluado el comportamiento de los sistemas a través de la variable objetivo de maximización de la cobertura de presiones adecuadas, pasando de tener sistemas con presiones apropiadas en un 40,6% de sus nodos a un 94,2% reflejando resultados satisfactorios en el comportamiento hidráulico de la redAbstract : In the following document the hydraulic behavior of the aqueduct networks of 7 hydraulic sectors located on the north and south sides along Santander Avenue in the city of Manizales was analyzed, an area that due to its steep slopes exhibits high pressure behavior, which favors the occurrence of ruptures in the infrastructure and the generation of water losses. During the present analysis, pressure and flow measurements were made in each of the hydraulic sectors in order to have information necessary to model these computationally. The model was established and calibrated through the methodology of the Center for Research in Aqueducts and Sewers for water distribution networks of the los Andes University, and thus correct the problems encountered. The installation of pressure reducing valves was proposed, to determine its location, the unit power methodology associated with the altimetric location of each conduit was used to create pressure zoning. The behavior of the systems was evaluated through the objective variable of maximization of the coverage of adequate pressures, going from having systems with appropriate pressures in 40.6% of their nodes to 94.2% reflecting satisfactory results in the behavior hydraulic networkMaestrí

Elaboración de un modelo neuronal artificial para la estimación de turbiedad y proposición de dosificaciones en el tratamiento de aguas residuales de la industria avícola

The growth of the poultry industry in Colombia, and the change in current environmental regulations, leads to an improvement in the wastewater treatment system, through alternate techniques between coagulants and flocculants. The cost of these techniques require optimal dosing of the main products involved therein. In this work, we used an artificial neural model based on feedforward-backpropagation multilayer neural networks, to estimate the value of output turbidity in the treatment of wastewater. The trained neural networks subsequently used to propose optimal dosages of the products and improve the operating conditions that allow obtaining clarified wastewater, so we develop optimization charts. We used the R linear correlation factor as a performance indicator, for the evaluation of the performance of the neural model. The correlation results between the estimated a real values of the output turbidity show its reliability in the application as a prediction tool.El crecimiento de la industria avícola en Colombia y el cambio en la normatividad ambiental vigente, conlleva a un mejoramiento en el sistema de tratamiento de las aguas residuales, mediante técnicas alternas entre coagulantes y floculantes. Los costos de estas técnicas requieren dosificar de manera óptima los principales productos allí involucrados. En este trabajo se usó un modelo neuronal artificial basado en redes neuronales multicapa feedfoward-backpropagation, para la estimación del valor de la turbidez de salida en el tratamiento de las aguas residuales. Posteriormente, se usaron las redes neuronales entrenadas para proponer dosificaciones óptimas de los productos y mejorar las condiciones de operación, lo que permitió obtener aguas residuales clarificadas, para lo cual se elaboraron cartas de optimización. Respecto a la evaluación del desempeño del modelo neuronal, se usó como indicador de desempeño el factor de correlación lineal R. Los resultados de correlación entre los valores estimados y reales de la turbidez de salida muestran la confiabilidad en la aplicación como herramienta de predicc

Control de oxigeno disuelto en un tanque de aireación de una planta piloto de lodos activados

Este documento se presenta una herramienta computacional para el control en un tanque de aireación de los lodos activados, el cual se basa en el concepto de aprendizaje por refuerzo, donde un agente recorre un ambiente desconocido y realizando acciones para alcanzar un objetivo especifico. El control se ejecuta, al buscar un caudal de aire inyectado a un reactor aeróbico y el caudal de recirculación de lodos, para obtener un sustrato inferior a 100 mg/| y las concentraciones del oxígeno disuelto esté entre 1 y 2 mg/| de OD. De esta implementación se encontró que se alcanzaron reducciones entre el 20 y 45 % de caudal de aire.This paper presents a computational tool for control in an aeration tank of activated sludge, which is based on the concept of reinforcement learning, where an agent crosses an unknown environment and take action to achieve a specific objective. The control runs, searching injected air flow to the aerobic reactor and the sludge recirculation flow rate, a substrate for less than 100 mg / | and dissolved oxygen concentrations are between 1 and 2 mg / | OD . This implementation was found that reductions were achieved between 20 and 45% of air flow.Magíster en HidrosistemasMaestrí

Control de oxigeno disuelto en un tanque de aireación de una planta piloto de lodos activados

Este documento se presenta una herramienta computacional para el control en un tanque de aireación de los lodos activados, el cual se basa en el concepto de aprendizaje por refuerzo, donde un agente recorre un ambiente desconocido y realizando acciones para alcanzar un objetivo especifico. El control se ejecuta, al buscar un caudal de aire inyectado a un reactor aeróbico y el caudal de recirculación de lodos, para obtener un sustrato inferior a 100 mg/| y las concentraciones del oxígeno disuelto esté entre 1 y 2 mg/| de OD. De esta implementación se encontró que se alcanzaron reducciones entre el 20 y 45 % de caudal de aire.This paper presents a computational tool for control in an aeration tank of activated sludge, which is based on the concept of reinforcement learning, where an agent crosses an unknown environment and take action to achieve a specific objective. The control runs, searching injected air flow to the aerobic reactor and the sludge recirculation flow rate, a substrate for less than 100 mg / | and dissolved oxygen concentrations are between 1 and 2 mg / | OD . This implementation was found that reductions were achieved between 20 and 45% of air flow.Magíster en HidrosistemasMaestrí

Optimización de la red de distribución de agua potable del municipio de Villeta – Cundinamarca

El sistema de acueducto del municipio de Villeta ubicado en el departamento de Cundinamarca cuenta con una red con antigüedad de 48 años según la información brindada por la Empresa De Servicios Públicos De Villeta. El diseño de un sistema de acueducto se realiza con una proyección a 25 años, lo que permite entender que falta poco para cumplir 2 veces el tiempo de diseño óptimo de la red de distribución. Con el transcurso de los años se han realizado mejoras, pero cada vez la demanda en el volumen de agua que se maneja aumenta exponencialmente. Según el DANE la población de Villeta es de 25.821 personas con un crecimiento anual promedio de +0.43% anual, reflejando siempre un aumento de población y por ende del consumo en el sector rural del municipio dado al crecimiento de los usos comerciales y nuevas viviendas, lo que causa discontinuidad en el servicio afectando a sus habitantes. Teniendo en cuenta lo anterior, se busca desarrollar un método utilizando herramientas actuales de programación como lo es el programa Python; el cual cuenta con uno de los lenguajes más fuertes e importantes en la actualidad, debido al gran aumento de desarrollo de cursos en plataformas de aprendizaje y la gran demanda de empresas como Google, Facebook y Netflix. Trabajando en conjunto se tiene Epanet; un software de uso libre, el cual permite realizar simulaciones de comportamiento hidráulico en sistemas de acueducto y de esta manera ver la evolución que se tiene en la calidad del servicio del agua con las presiones en las de bajo y alto consumo. Estas dos herramientas tienen algo en común y es el uso de “libre”, lo cual da la libertad de realizar procesos como la optimización en una zona rural de un municipio como Villeta. Epanet ayuda a modelar la red con la cual se realiza el trabajo y Python resuelve problemas de eficiencia al momento de aplicar los conceptos de guía en la RAS 0330 del cumplimento del acueducto para su optimo desempeño. Por ello, al momento de combinar estas dos herramientas se tienen identificadas las posibles problemáticas de presiones en la red con Epanet en las diferentes horas de suministros y con Python se puede programar la lectura de red e intervenir esos posibles puntos críticos con algoritmos genéticos programados para la optimización de la parte urbana del acueducto de Villeta

Metodología para la calibración preliminar de modelos de redes de distribución de agua mediante la utilización conjunta de demandas y consumos dependientes de la presión

[EN] Hydraulic models of water distribution systems are widely used by water utilities and consultants to assist in planning, design, evaluation of the operation, analysis of energy management and water quality analysis; and lately have gained importance among the regulatory community water services for decision-making regarding consumer safety and capital investment, becoming an indispensable tool for supply management. Thus, the more accurate the hydraulic model, it is more reliable as a support tool for decision making, and therefore this calibration is a fundamental requirement at the time of development. This investigation work proposes a methodology for preliminary calibration of hydraulic models. Based on a number of assumptions and theoretical formulations advanced calibration techniques. The proposed methodology is based on the modeling of the pressure-dependent demands, spatially distributed according to the length of the pipes and the level of estimated leakage for network sectors defined in the distribution system. It consists of four basic processes that seek to gauge the overall emitter leakage, determine the coefficients of the consumption pattern for the base demand, adjust the valve loss coefficients, and calibrate the leakage emitters assigned to the nodes of the hydraulic model. To validate the proposed methodology, it has been applied in three case studies; sectors of the water distribution system with different volumetric flows belonging to the water supply system of the city of Guayaquil (Ecuador).[ES] Los modelos hidráulicos de redes de abastecimiento de agua son ampliamente utilizados por empresas de abastecimiento y consultores para asistir en tareas de planificación, diseño, evaluación de la operación, análisis de gestión energética y análisis de calidad del agua; y últimamente han ganado importancia entre la comunidad de reguladores de servicios de agua para la toma de decisiones relativas a la seguridad del consumidor y de inversiones de capital, convirtiéndose en una herramienta indispensable para la gestión del abastecimiento. Es así que mientras más preciso sea el modelo hidráulico, resulta más confiable como herramienta de apoyo para la toma de decisiones, y por lo tanto la calibración de éste resulta un requisito fundamental al momento de su desarrollo. El presente Trabajo de Fin de Máster propone una metodología para la calibración preliminar de modelos hidráulicos. Fundamentada en varias de las hipótesis utilizadas como formulaciones teóricas para las técnicas de calibración avanzada. La propuesta metodológica está basada en la modelación de demandas dependientes de la presión, distribuidas espacialmente en función de la longitud de las tuberías y del nivel de fugas estimado para sectores de red definidos en el sistema de distribución. Se compone de cuatro procesos básicos que buscan calibrar el emisor global de fugas, determinar los coeficientes del patrón de consumo para la demanda base, ajustar los coeficientes de pérdida de válvulas, y calibrar los emisores de fuga distribuidos en los nudos del modelo hidráulico. Para validar la metodología propuesta, ésta se ha aplicado a tres casos de estudio; los cuales consisten en sectores de red de distribución con diferentes rendimientos volumétricos, pertenecientes al sistema de abastecimiento de agua de la ciudad de Guayaquil (Ecuador).Molina Arce, SX. (2014). Metodología para la calibración preliminar de modelos de redes de distribución de agua mediante la utilización conjunta de demandas y consumos dependientes de la presión. http://hdl.handle.net/10251/52272Archivo delegad

Propuesta de calibración en redes de distribución mediante software computacional para la gestión de recursos hídricos- Pillcomarca 2022

La importancia de la calibración en una red de distribución es comparar los datos observados en campo y los datos simulados por un modelo para identificar los errores, para determinar una correcta toma de decisiones, para dar una solución óptima, fiable y con mayor entendimiento para una mejor operación y mantenimiento de un sistema de una red de distribución de agua potable. Por ello esta investigación tiene como objetivo proponer la calibracion en redes de distribución mediante un software computacional para la gestión de recursos hídricos Pillcomarca 2022. La metodología empleada en esta investigación es cualitativo, cuantitativo, de manera descriptivo, transversal con un enfoque mixto. con diseño no experimental de nivel correlacional, la población y la muestra fue de manera aleatorio conexiones domiciliares perteneciente a un nudo. técnica empleada son observaciones, análisis documentales, encuestas. Instrumentos empleados fueron, fichas técnicas de diagnóstico, fichas técnicas de campo, planos topográficos, planos catastrales, revisiones bibliográficas, reportes del software computacional, información del INEI. Realizando ya el trabajo de campo y gabinete se obtuvo un resultado que el modelo calibrado sirve para identificar errores, permite entendimiento, soluciona problemas de manera cuantitativamente ayudando a una buena decisión en la gestión técnica, gestión económica y gestión social

Métodos Machine learning aplicados para estimar la concentración de los contaminantes de la DQO y de los SST en hidrosistemas de saneamiento urbano a partir de espectrometría UV-Visible

El presente trabajo tuvo como objetivo desarrollar nuevas metodologías basadas en métodos machine learning, para lo cual se implementaron tres técnicas de inteligencia artificial denominadas: Support Vector Machine (SVM), Redes Neuronales Artificiales (RNA) y algoritmos evolutivos. Éste último fue empleado para realizar una optimización multiobjetivo de los parámetros SVM y RNA con el fin de estimar concentraciones equivalentes de determinates en continuo asociadas a las aguas de drenaje urbano mediante datos de espectrometría UV-visible in situ. Adicionalmente, para comprender mejor la relación entre el espectro de absorbancias y presencia-magnitud de los determinantes objeto de estudio (SST y DQO (total o filtrada)), se desarrollaron varias metodologías que abarcan los siguientes puntos importantes para consolidar y evaluar un modelo quimiométrico, orientas a: evaluar la incertidumbre de los datos medidos in situ y de ensayos de laboratorio (Ley de la propagación de la incertidumbre y métodos Monte Carlo), establecer la recurrencia y la relevancia de las longitudes de onda del espectro UV-Visible en su relación con la presencia de un determinante, y por último evaluar la calidad y representatividad de un par de datos espectro-concentración (outliers).The knowledge of the pollutant concentration values represents a significant input to the improvement in the management of the urban sanitation systems (USS). Therefore, one of the possible alternatives to reduce the drawbacks mentioned before is the use of installable sensors in situ. These sensors use on line measurement technology such as the UV-Visible spectrometry. Since these sensors do not directly provide values of concentrations of pollutants, must be developing and implement specific methods to assess equivalent concentrations and their uncertainties. Therefore, this study aimed to develop new methodologies based on machine learning methods, which were implemented for three artificial intelligence techniques called: Support Vector Machine (SVM), Artificial Neural Networks (ANN) and evolutionary algorithms.The knowledge of the pollutant concentration values represents a significant input to the improvement in the management of the urban sanitation systems (USS). Therefore, one of the possible alternatives to reduce the drawbacks mentioned before is the use of installable sensors in situ. These sensors use on line measurement technology such as the UV-Visible spectrometry. Since these sensors do not directly provide values of concentrations of pollutants, must be developing and implement specific methods to assess equivalent concentrations and their uncertainties. Therefore, this study aimed to develop new methodologies based on machine learning methods, which were implemented for three artificial intelligence techniques called: Support Vector Machine (SVM), Artificial Neural Networks (ANN) and evolutionary algorithms.Magíster en HidrosistemasMaestrí