Desarrollo de una metodología de diseño de estaciones de bombeo para redes de distribución de agua basada en la optimización de costes y la aplicación del Proceso Analítico Jerárquico (AHP). Aplicación a una ciudad de 30.000 habitantes y cuatro fuentes de suministro

Abstract

[ES] En este trabajo se desarrolla una metodología para optimizar el diseño de una estación de bombeo para redes de distribución de agua potable. En concreto, la estación consta de una demanda para una ciudad de 30.000 habitantes que será abastecida desde cuatro fuentes de suministro. Para hallar una valoración de las posibles soluciones, se utiliza un estudio de los costes y la aplicación del Proceso Analítico Jerárquico (AHP). Por una parte, el estudio de los precios se ha focalizado en los costes de explotación para ir acotando las diferentes alternativas. Dichos costes, dependen de la regulación del sistema de bombeo, la cuál va a depender de dos factores: si son con bombas de velocidad variable, fija o ambas; y si los arranques de las bombas se producen por presión o por caudal. Se han empleado por tanto, 7 modos diferentes para regular: bombas de velocidad fija todas a la vez, bombas de velocidad fija con arranque por presión, bombas de velocidad variable con arranque por presión, bombas de velocidad fija con arranque por caudal, bombas de velocidad variable con arranque por caudal, bombas de ambas velocidades con arranque por presión o bombas de ambas velocidades con arranque por caudal. Una vez seleccionadas las soluciones posibles a través del coste de explotación; se hace un filtro para acotar el rango de alternativas. Para ello se hace uso de la frontera de Pareto, descartando las opciones que están dominadas por otras. La aplicación del método AHP se ha realizado a través de una encuesta hecha a expertos e ingenieros que tienen conocimientos en la materia, de la cual se obtiene una valoración para los cinco criterios que definen la estación de bombeo. Con los criterios ponderados, las alternativas se comparan en función de cada criterio para obtener una valoración de cada una de ellas. La metodología ofrece las posibles soluciones valoradas en función del caso de estudio.

[EN] This project develops a methodology to optimize the design of a pumping station for drinking water distribution networks. Specifically, the station consists of a demand for a city of 30,000 inhabitants that will be supplied from four sources of supply. To find an assessment of the possible solutions, a study of the costs and the application of the Hierarchical Analytical Process (AHP) is used. On the one hand, the study of prices has focused on operating costs to narrow down the different alternatives. These costs depend on the regulation of the pumping system, which will depend on two factors: if they are with variable speed pumps, fixed or both; and if the pump starts are produced by pressure or flow. Thus, 7 different modes have been used to regulate: fixed speed pumps all at once, fixed speed pumps with pressure start, variable speed pumps with pressure start, fixed speed pumps with flow start, pumps variable speed with flow start, both speed pumps with pressure start or both speed pumps with flow start. Once the possible solutions have been selected through the operating cost; a filter is made to narrow the range of alternatives. This is done using the Pareto front region, discarding the options that are dominated by others. The application of the AHP method has been carried out through a survey of experts and engineers who have knowledge in the field, from which an assessment is obtained for the five criteria that define the pumping station. With the weighted criteria, the alternatives are compared according to each criterion to obtain an assessment of each of them. The methodology offers the possible solutions assessed according to the case study.