Diseño Óptimo de Redes de Distribución de Agua Usando Un Software Basado En Microalgoritmos Genéticos Multiobjetivos

Abstract

RESUMEN Las redes de distribución de agua son un sistema que busca llevar este líquido vital a cada usuario según la función de su uso. La infraestructura necesaria para llevar a cabo este objetivo requiere una inversión financiera significativa; por lo tanto, proveer el diseño óptimo de estas redes es muy importante. No solo el aspecto económico es primordial; además de él, hay otros como el comportamiento hidráulico, que se refiere a las presiones y velocidades máximas, la disponibilidad de tuberías, la calidad del agua, la distribución de la demanda, la fiabilidad de la red, el funcionamiento del sistema, los que complican aún más un análisis integral conducente a un diseño óptimo. La optimización de una red de agua, por su complejidad, está asociada al problema combinatorio llamado NP-Duro, lo que significa que no es posible utilizar un método determinístico para resolverlo, sino que requiere de metodologías especiales que haciendo uso de un tiempo computacional razonable permita obtener una configuración de diámetros que cumpla con las limitaciones (velocidad y presión), así como en alcanzar valores aceptables en los objetivos que se buscan (menor costo y mayor confiabilidad). El uso de algoritmos genéticos multiobjetivos permite solucionar este tipo de problemas combinatorios NP-Duro; consecuentemente, optimiza una red de agua. Para encontrar un conjunto óptimo de soluciones, se desarrolló un programa de ordenador llamado Magmoredes, que se basa en el uso de un microalgoritmo genético multiobjetivo, propuesto por Coello y Toscano [1], adaptado para la aplicación de redes de distribución de agua, que fue desarrollado para cumplir con las exigencias económicas, y bajo los límites de presión y velocidad según la normativa peruana. El programa de ordenador se ha desarrollado en el lenguaje de programación Java. Finalmente se procedió a comprobar la eficacia del algoritmo propuesto en la red de Hanoi (Fujiwara y Khang, [2]). Se trata de una red que tiene una sola fuente, con tres circuitos básicos, treinta y uno nodos, un reservorio y treinta y cuatro tuberías. Los nodos se encuentran en la misma elevación y no se consideran las pérdidas menores en las tuberías.