Resumen
Los sistemas de abastecimiento de agua potable en áreas urbanas y áreas rurales relativamente densas, están constituidos fundamentalmente por redes de tuberías usualmente instaladas bajo tierra, cuyas estructuras son cambiantes en el tiempo. Ello dificulta en gran medida las tareas de mantenimiento y el llevar un registro exacto de algunas actuaciones básicas complementarias (inventarios, sustitución y/o reparación de tuberías, gestión de averías y acometidas, gestión de demanda del servicio, etc.) necesarias no sólo para la adecuada conservación de su infraestructura sino también para una gestión integral y eficaz del servicio.
En virtud de lo anterior y con el fin de contribuir a realizar de manera eficiente las labores de planeación, diseño, construcción, operación y mantenimiento en las redes de agua potable, es necesario contar con un sistema de información actualizado de la infraestructura hidráulica disponible y del estado técnico y de deterioro de la misma. Se podrá así abordar no sólo la gestión y planificación de las actividades anteriormente mencionadas (mantenimiento, reparación, renovación y/o sustitución de las tuberías y otros elementos básicos de estos sistemas), sino también el registro y cuantificación exacta mediante la modelización estadística del verdadero estado de deterioro estructural y fiabilidad del sistema de abastecimiento en general.
En esta tesis se hace una revisión de los métodos existentes para la modelización de fallos en tramos individuales de tubería de redes de suministro agua y se valora la suficiencia de los datos en calidad y cantidad para la retroalimentación de estos modelos. Se describen también, los métodos estadísticos más apropiados para la modelización de estos fallos en los conductos y se aplican los más adecuados, al caso de una red del mediterráneo Valenciano, que se caracteriza por su corto historial de roturas y su alta censura.
Dentro del marco general del objetivo de este trabajo (estudio, evaluación, adaptación y aplicación de modelos de supervivencia en ingeniería), se aborda en primer lugar el problema de identificar el patrón de fiabilidad y supervivencia de una red de agua y sus tuberías, como un primer acercamiento con técnicas de libre distribución, tales como, Kaplan Meier, tablas de vida y Nelson-Aalen extendido, con resultados de estas técnicas altamente alentadores, que refuerzan la confianza en la coherencia y consistencia de estos análisis.
Por otra parte se aplican modelos de regresión de Cox (después de verificar supuestos, estimar parámetros por máxima verosimilitud y revisar el ajuste a los datos) para identificar los factores de riesgo (físico-ambientales) más influyentes de la red y sus tuberías, tratando de modelar cuantitativa y unificadamente la relación entre la tasa de fallo y el entorno del sistema de distribución. En otra fase de este trabajo, se identifica la familia paramétrica (con gráficos de probabilidad) entre más de diez modelos posibles de la distribución de vida de las tuberías; se estiman los parámetros del modelo escogido por mínimos cuadrados y máxima verosimilitud, (con resultados muy similares de estas estimaciones) y finalmente se valora el mejor ajuste a los datos (con los indicadores de Anderson-Darling y correlación de Pearson).
En el estudio se observa una ligera tendencia a sobrestimar la fiabilidad de los conductos de la red por parte del método de Cox, comparado con las estimaciones de Kaplan-Meier, las de Nelson-Aalen extendido y las del modelo paramétrico seleccionado (modelo lognormal), a partir de los 35-40 años de operación de la red. El estudio también reveló, que los factores influyentes en la supervivencia y en el riesgo de fallo van más allá de la edad, incluyendo como tales al material constituyente de la tubería y a las condiciones de trabajo de la red.