Modelación y optimización de la red de acueducto urbano del municipio de Tibaná-Boyacá

Trabajo de InvestigaciónPlanteamiento de propuestas de optimización a través de la modelación hidráulica en el programa EPANET de la red de acueducto urbano del municipio de Tibaná-Boyacá.INTRODUCCIÓN 1. GENERALIDADES 2. CARACTERIZACIÓN DEL MUNICIPIO. 3. DIAGNOSTICO ACTUAL DE LA RED. 4. METODOLOGÍA DE MODELACIÓN Y OPTIMIZACIÓN HIDRÁULICA DE LA RED DE ACUEDUCTO URBANO. 5. ANALISIS DE RESULTADOS. 6. CONCLUSIONES. BIBLIOGRAFÍA ANEXOSPregradoIngeniero Civi

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

Formulación del plan maestro de acueducto y alcantarillado Para el municipio de Nariño Cundinamarca año 2007 – 2011

Tesis de la sede principal Uniminuto-BogotáEs bien sabido que todo proyecto afecta positiva o negativamente su área de influencia, independientemente que el objetivo del mismo sea la preservación de la salud o el mejoramiento de la calidad de vida de una comunidad, como sucede con los sistemas de acueducto, alcantarillado y plantas de tratamiento de líquidos residuales. La naturaleza, grado y características de la afectación son consecuentes con las etapas de diseño, construcción y operación de tales desarrollos. Este proyecto se adelantó en el municipio de Nariño Cundinamarca, el cual cuenta con un único acueducto que suministra agua potable al casco urbano y a un sector de la vereda Garbanzal abasteciéndose del río Grande de la Magdalena. Debido al nivel de complejidad del proyecto, se hace necesario tener una serie de componentes los cuales se enuncian a continuación: aspectos generales, población, dotación, demanda, fuentes de abastecimiento, captaciones de agua superficial, aducciones y conducciones, redes de distribución de agua potable y alcantarillado. De acuerdo con lo establecido en la tabla A.3.1. del capítulo A3, del reglamento técnico del sector de agua potable, se establecen diferentes niveles de complejidad dentro de todo el territorio nacional, el cual se asigna dependiendo del número de habitantes que intervienen en el proyecto, su capacidad económica y el grado de exigencia técnica que se requiera para adelantar el mismo. El municipio de Nariño concretamente en el casco urbano cuenta con una población actual o igual a 1610 habitantes, que intervienen en el diseño ubicando así al municipio dentro de un nivel de complejidad bajo. La política de sostenibilidad ambiental busca que los procesos de uso y aprovechamiento de los recursos para la prestación del servicio de acueducto y alcantarillado, se construyan buscando un equilibrio con el sistema ambiental, procurando la calidad ambiental necesaria para la salud, el bienestar y la productividad, promoviendo en las empresas y la ciudadanía una cultura que garantice los derechos colectivos y del ambiente, que sean sostenibles para las empresas prestadoras de servicio. Que el Capítulo 5° Título XII de la Constitución Política de Colombia, consagra dentro de las finalidades sociales del Estado la prestación de los servicios públicos, asegurando su prestación eficiente a todos los habitantes del territorio, la regulación, el control y la vigilancia de dichos servicios

Sectorización de redes de abastecimiento de agua potable basada en detección de comunidades en redes sociales y optimización heurística

The partition of Water Supply Networks (WSNs) into sectors can be considered as a management strategy that entails its subdivision into homogeneous subgroups. This subdivision aims to enhance the management in each sub-area (sector) carried out by permanently monitoring the inlet flows of each sector This thesis presents a series of innovative sectorization methodologies where the sectors are previously defined by means of social networks community detection algorithms. In a second step, the arrangement boundary valves/sector entrance is optimized based upon optimization heuristic techniques. Such techniques include the benefits of sectorization in terms of both, leakage reduction, as a result of reducing pressure, and increasing the capacity to detect new leakage events. To tackle the later, the Monte Carlo technique is used to simulate the occurrence of new leakage events. WSNs subdivision strategies, must take into account their network topology. In networks dependent on a main conduction network, also called trunk network, any sectorization strategy should avoid closure of its pipes in order to preserve the reliability of the system. The herein proposed trunk network identification method, is based on the concept of Shortest Path from the graph theory, in combination with an analysis of the flows (and their directions) circulating through the network in the pick-demand scenario. As a result, the pipes are graded, and the range of pipes belonging to the trunk network can be selected. Once the trunk network is identified, it is isolated from the distribution network and sectors are defined on the later, based on three social network based community detection algorithms, namely: Hierarchical Clustering, Multilevel Detection Algorithm or Louvaine Method and Random Walk community detection. After defining the area corresponding to each sector, the arrangement entrance / boundary valves must be established. To this end, heuristic-based optimization algorithms (Genetic Algorithms, Particle Swarm Optimization and Agent Swarm Optimization) are implemented. The first procedure not only takes into account the benefit of sectorization in terms of reduction of flows associated with background leakage as a result of reducing pressure, but also considers other effects of great relevance. This leads to a more realistic cost-benefit analysis than the one that could be carried out if only the reduction of background leakage flows was considered. In the second method, multilevel optimization is implemented to optimize the arrangement of boundary valves / sector entrance, in the first level, and to determine the set point of pressure reducing valves located at the entrance of each sector, in the second level. In the third optimization method, only the boundary valves/sector entrance arrangement is optimized based on an economic analysis that does not take into account the effect on the occurrence of new leakages. For the application of the proposed methodologies, it is mandatory to count on an appropriately calibrated hydraulic model. Thus, a WSN calibration method which considers emitter coefficients at the nodes was developed. For exemplification purposes, the proposed methodologies are implemented on a section of the WSN of Managua city, capital of Nicaragua. As a result of the implementation, a net profit of 104,764 $ (American dollars)/year is reported.La sectorización de las Redes de Abastecimiento de Agua Potable (RDAPs) se puede considerar como una estrategia de gestión que implica su subdivisión en subgrupos homogéneos a fin poder gestionar de mejor manera cada sub-área (sector) mediante el monitoreo permanente de los caudales que ingresan a cada sector. En esta tesis se plantea una serie de metodologías de sectorización innovadoras en que primero se definen los sectores basados en algoritmos de detección de comunidades en grafos de redes sociales. En un segundo paso, se optimiza el conjunto de entradas y válvulas de cierre (CEVC) de cada sector utilizando técnicas heurísticas de optimización. En dicha optimización se incluyen los beneficios de la sectorización en términos de reducción de fugas producto de la reducción de presión y de la capacidad aumentada para detectar nuevos eventos de fugas. Para el abordaje del segundo aspecto se hace uso de la técnica de Monte Carlo para representar eventos de fugas en cada sector basados en una distribución de probabilidades dada. Las estrategias empleadas para subdividir RDAPs deben tener en cuenta la topología de las mismas. En redes dependientes de una red de conducción principal, cualquier estrategia de sectorización que se plantee deberá evitar cierres en la misma, a fin de preservar la fiabilidad del sistema. Es por esta razón que dentro de las metodologías que se plantean en este trabajo, se lleva a cabo un proceso de identificación y segregación de la red de conducción principal. El método de identificación de la red troncal propuesto en este trabajo se basa en el concepto de Caminos más Cortos, propio de la teoría de grafos, en combinación con un análisis de los caudales (y direcciones de los mismos) que circulan por la red en el escenario de mayor demanda. Como resultado, se obtiene un ranking de tuberías, a partir del cual se puede seleccionar el alcance de la red de conducción principal. Una vez identificada la red troncal, la misma se aísla de la red distribución y, sobre esta última, se definen los sectores utilizando tres algoritmos de detección de comunidades en redes sociales: Clústering Jerárquico, Algoritmo de Detección Multinivel y Detección de Comunidades a través de Caminos Aleatorios. Tras definir el área que corresponde a cada sector, se debe establecer el conjunto de válvulas cerradas y el punto de abastecimiento del sector. Para tal fin, se implementan procedimientos de optimización basados en los algoritmos de optimización heurística: Algoritmos Genéticos (Genetic Algorithms), Optimización de Enjambres de Partículas (Particle Swarm Optimization) y Optimización de Enjambres de Agentes (Agent Swarm Optimization). En el primer procedimiento, no sólo se toma en cuenta el beneficio de la sectorización en términos de reducción de caudales asociados a fugas de fondo, como consecuencia de reducir la presión, sino que también se tienen en cuenta otros efectos de gran relevancia. Esto permite que el análisis coste/beneficio de la sectorización sea más realista que el que se podría realizar si sólo se tuviera en cuenta la reducción de caudales de fugas de fondo. En el segundo método se emplea optimización multinivel para, además de optimizar el conjunto de válvulas cerradas/entrada de sectores, determinar el punto de ajuste de válvulas reductoras de presión en la entrada de los sectores. En el tercer método de optimización sólo se optimiza el CEVC mediante un análisis económico que no tiene en cuenta el efecto sobre la aparición de nuevas fugas. Para la aplicación de las metodologías propuestas es importante contar con un modelo hidráulico correctamente calibrado. Para ello, se desarrolló un método de calibración de RDAPs que tiene en cuenta los coeficientes de emisor en los nodos. Las metodologías propuestas se implementan sobre una sección de la RDAP de la ciudad de Managua, Nicaragua. Como resultado de la implemeLa sectorització de les Xarxes d'Abastament d'Aigua Potable (XAAPs) es pot considerar com una estratègia de gestió que implica la seva subdivisió en subgrups homogenis. Aquesta subdivisió té com a finalitat poder gestionar de millor manera en cada subàrea (sector) aspectes com ara: fuites, reparacions, aspectes de qualitat, entre d'altres, mitjançant el monitoratge permanent dels cabals que ingressen a cada sector. En aquesta tesi es planteja una sèrie de metodologies de sectorització innovadores en que primer es defineixen els sectors basats en algoritmes de detecció de comunitats en grafs de xarxes socials. En un segon pas, s'optimitza el conjunt d'entrades i vàlvules de tancament (CEVT) de cada sector utilitzant tècniques heurístiques d'optimització. En aquesta optimització s'inclouen els beneficis de la sectorització en termes de reducció de fuites producte de la reducció de pressió i de la capacitat augmentada per detectar nous esdeveniments de fuites. Per l'abordatge del segon aspecte es fa ús de la tècnica de Monte Carlo per representar esdeveniments de fuites en cada sector basats en una distribució de probabilitats donada. Les estratègies emprades per subdividir XAAPs han de tenir en compte la topologia de les mateixes. En xarxa depenent d'una xarxa de conducció principal o xarxa troncal (d'aquest punt en endavant els termes són intercanviables), qualsevol estratègia de sectorització que es plantegi d'evitar tancaments en la mateixa, a fi de preservar la fiabilitat del sistema. El mètode d'identificació de la xarxa troncal proposat en aquest treball es basa en el concepte de camins més curts, propi de la teoria de grafs, en combinació amb una anàlisi dels cabals (i direccions dels mateixos) que circulen per la xarxa en l'escenari de major demanda. Com a resultat, s'obté un rànquing de canonades, a partir del qual es pot seleccionar l'abast de la xarxa de conducció principal. Una vegada identificada la xarxa troncal, la mateixa s'aïlla de la xarxa de distribució i, a aquesta última, es defineixen els sectors utilitzant tres algoritmes de detecció de comunitats en xarxes socials: Clustering jeràrquic, Algorisme de Detecció Multinivell o Mètode Louvain i Detecció de Comunitats a través de Camins Aleatoris. Després de definir l'àrea que correspon a cada sector, s'ha d'establir el conjunt de vàlvules tancades i el punt d'abastament del sector. Per a tal fi, s'implementen procediments d'optimització basats en els algoritmes d'optimització heurística: Algorismes Genètics (Genetic Algorithms), Optimització de Eixams de Partícules (Particle Swarm Optimization) i Optimització de Eixams d'Agents (Agent Swarm Optimization). En el primer procediment, no només es té en compte el benefici de la sectorització en termes de reducció de cabals associats a fuites de fons, com a conseqüència de reduir la pressió, sinó que també es tenen en compte altres efectes de gran rellevància. Això permet que l'anàlisi cost / benefici de la sectorització sigui més realista que el que es podria fer si només es tingués en compte la reducció de cabals de fuites de fons. En el segon mètode s'empra optimització multinivell per, a més d'optimitzar el conjunt de vàlvules tancades / entrada de sectors, determinar el punt d'ajust de vàlvules reductores de pressió a l'entrada dels sectors. En el tercer mètode d'optimització només s'optimitza el CEVT mitjançant una anàlisi econòmica que no té en compte l'efecte sobre l'aparició de noves fuites. Per a l'aplicació de les metodologies proposades és important comptar amb un model hidràulic correctament calibrat. Per a això, es va desenvolupar un mètode de calibratge de XAAPs que té en compte els coeficients d'emissor en els nodes. Per a fins d'exemplificació, les metodologies proposades s'implementen sobre una secció de la XAAP de la ciutat de Managua, Nicaragua. Com a resultat de la implementació es reportaCampbell Gonzalez, E. (2017). Sectorización de redes de abastecimiento de agua potable basada en detección de comunidades en redes sociales y optimización heurística [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/86206TESISPremios Extraordinarios de tesis doctorale

Mejora de la Resiliencia de la red eléctrica de Santo Domingo, República Dominicana

Las ciudades deben ser resilientes, es decir, ser capaces de reducir su vulnerabilidad : anticipar y responder constantemente a los cambios previstos, pero también a cambios bruscos económicos, sociales y ambientales, evitando las situaciones críticas o recuperándose de ellas lo antes posible. La ciudad de Santo Domingo, capital y mayor ciudad de la República Dominicana , es altamente vulnerable a los riesgos producidos por esos procesos globales. Este trabajo está orientado a determinar cuáles son las medidas concretas más efectivas a considerar desde el punto de vista ingenieril para hacerla más resiliente, a partir del escenario general analizado . La ciudad de Barcelona ha sido tomada como modelo de resiliencia de este estudio. A partir de los resultados de una encuesta se determinó que entre los principales riesgos en el contexto urbano de la ciudad de Santo Domingo se encuentra la deficiencia de los servicios básicos , y concretamente del sistema eléctrico . Este es el servicio de mayor importancia para el desarrollo de Santo Domingo y de la reforma de este sistema depende en gran medida la revitalización de la economía dominicana. En las conclusiones obtenidas de la diagnosis de la red eléctrica de Santo Domingo se determinó que hay falta de control y una gestión ineficiente , que genera una mayor cantidad de fallas y averías, pérdidas técnicas y no técnicas en el sistema eléctrico , disminución de la calidad del suministro, etc. Con fines de obtener mejores resultados, se aprovecha la experiencia de Barcelona como modelo de resiliencia urbana y de control de la red eléctrica de alta y media tensión para proponer los cambios estructurales que permitan realizar una mejora de la ciudad de Santo Domingo por un camino más corto y con menor coste. De acuerdo al diagnóstico realizado, el objetivo del proyecto de resiliencia consiste en optimizar la automatización de la red eléctrica de trasporte y distribución de la ciudad de Santo Domingo y al mismo tiempo mejora su control, para solucionar muchos de los principales problemas identificados. Esto permitirá , como es lógico, mejorar la calidad del servicio, la seguridad de las personas e importantes ahorros económico

Trabajos en proyectos de tratamiento y red de desagües cloacales

Práctica Supervisada (IC)--FCEFN-UNC, 2014Trata de las obras de saneamiento de las aguas residuales. El proyecto tiene por finalidad el tratamiento y depuración de los líquidos cloacales domiciliarios, este liquido residual debe ser vertido en algún cuerpo receptor, generalmente ríos o lagos, y contiene sustancias contaminantes que pueden ser perjudiciales para el medio ambiente y la sociedad. Este tratamiento es para reducir o eliminar las sustancias contaminantes y verterlas de manera segur

Concepto, análisis histórico y determinación de excedentes de la cuenca del Tajo: aplicación al trasvase Tajo-Segura

El Acueducto Tajo Segura (ATS) permite llevar agua de la cabecera de la cuenca del Tajo a la cuenca del Segura. Bajo dos principios fundamentales: la cuenca del Tajo es prioritaria y el ATS sólo puede trasvasar agua excedentaria de la cuenca del Tajo. Por otra parte, desde su puesta en marcha en 1979, el funcionamiento del ATS está por debajo de las expectativas. Esto acarrea presiones sociales, económicas y políticas, que llevan a que no se materialicen adecuadamente estos no cuestionados principios. En esta Tesis se realiza un análisis del carácter excedentario de las aguas de la cuenca del Tajo. En el análisis de la situación actual se detectan sus deficiencias, planteándose una metodología para corregirlas, obteniendo resultados reales, aplicables a la gestión. Un análisis que muestra que la definición legal de excedentes actual es defectuosa. Además de no contemplar adecuadamente la realidad de la cuenca cedente, la cuenca del Tajo, no determina explícitamente cuánta agua puede ser trasvasada. Tarea para la que se inventaron las Reglas de Explotación. Con la teórica finalidad de minimizar las situaciones de excepcionalidad hidrológica y mantener una cadencia uniforme de los trasvases realizados. Objetivos que, a tenor de los resultados de la explotación, no se cumplen. Por tanto, el problema es doble: mala definición de excedentes con afecciones a la cuenca del Tajo y mala gestión, que causa problemas tanto en el Tajo como en los usos del agua trasvasada. Problemas que pueden ser analizados mediante la metodología propuesta, convenientemente adaptada a cada circunstancia. Y a su vez, esta metodología facilita el planteamiento de soluciones. Soluciones que se presentan en una doble línea de actuación. Primeramente, una medida mitigadora, consistente en una propuesta de modificación de las Reglas de Explotación, que mejoraría la gestión actual, aunque sin resolver el problema d la definición de excedentes. En segundo lugar, una medida correctora, que es definir adecuadamente los excedentes de la cuenca del Tajo que determinen el agua que se puede trasvasar. La aplicación de la metodología, técnicamente da resultados claros y concluyentes. La propuesta de nuevas Reglas de Explotación muestra que es posible corregir los actuales problemas de falta de regularidad de los trasvases y las contradictoriamente frecuentes situaciones de excepcionalidad hidrológica. Eso sí, manteniendo los condicionantes y limitaciones impuestos al Tajo de la actual definición legal de excedentes. Los exce¬den-tes legales seguirían sin ser excedentes reales. A su vez, permite estimar los excedentes reales. Es decir, considerando la cuenca del Tajo sin las limitaciones sobre el agua que se puede desembalsar hacia el Tajo y permi-tién¬do¬la cumplir sus objetivos ambientales. El resultado es que la cuantía de excedentes es muy reducida. Lo que significa que la actual gestión del ATS es incompatible con el cumplimiento de la Directiva Marco del Agua. Es un resultado duro que, indudable¬men-te, tiene sus repercusiones en la cuenca del Segura. Un problema muy importante, que debe ser tratado adecuadamente en el marco competencial correspondiente. Pero que en ningún caso debe suponer una presión adicional a la cuenca del Tajo, ni debe condicionar su gestión ni la consecución de sus objetivos. Este estudio está referido a un caso particular, pero puede ser extendido a otros grandes trasvases. Ya sea en fase concepción o de explotación

Optimización de redes de acueducto con el fin de uniformizar el estado de presiones

Magíster en Ingeniería CivilMaestrí