Optimización del diseño de redes de abastecimiento de agua y análisis de la inclusión de válvulas reguladoras

Abstract

En este Trabajo Fin de Grado se desarrolla un método con el cual se consigue resolver el problema de diseño de una red hidráulica de distribución de agua. Las redes de distribución de agua son construcciones de gran envergadura, muy importantes para la sociedad y para el desarrollo de la vida cotidiana tal y como la conocemos. Debido al desarrollo de las ciudades, estas distribuciones tienen que rediseñarse y adaptarse a las nuevas y cada vez mayores demandas. El diseño de sistemas hidráulicos es un problema no lineal, y debido a que sus variables son enteras se vuelven problemas de una complejidad elevada. Para resolver este tipo de problemas se utilizan metaheurísticas, las cuales proporcionan resultados aceptables en tiempos de ejecución razonables. La red de Alperovits y la red de Hanoi serán objeto de estudio en este trabajo, con las cuales evaluaremos la calidad de los algoritmos propuestos. Para la implementación de los algoritmos se ha utilizado el lenguaje de programación Python, en especial la ayuda de la librería WNTR, que permite simular redes hidráulicas. Una vez obtenida una solución, se simula el comportamiento de la red al añadir válvulas, mediante EPANET, para intentar así mejorar la solución obtenida a través del algoritmo.

The end of degree project’s object is to develop an optimization method to solve the design of water distribution network. Water distribution networks are very important infrastructures to society to the development of society's daily life as we know it. Due to the population growth of cities, these distributions have to be redesigned and adapted to new water demands. The design of hydraulic systems is a nonlinear problem, and some of its variables are discrete, consequently, they are really complex problems to solve. There are different techniques to face this kind of complex problems like the meta-heuristics which enable satisfactory solutions in short periods of time. The Alperovits and Hanoi networks are object of study in this project. Concretely, we evaluate the quality of the proposed algorithms using these two well-known networks. The algorithms are implemented in Pyhton and the WNTR librarie is used, which allows simulating hydraulic networks. Once a solution is searched, the installation of valves in the network is simulated through EPANET, in order to improve the solution obtained with the algorithm.