Sectorización de redes de abastecimiento mediante la implementación de mapas auto organizados

Abstract

[EN] Water supply systems (SAAPs) are critical infrastructures for the operation of any city; hence, that its proper management is an aspect to which particular attention must be paid. The sectorization of the SAAPs has emerged as an operational alternative that helps the water management facilities in this task. The design of sectors involves the solution of an optimization problem with multiple objectives, such as investment (in purchase of valves and meters), leak detection capacity and reliability of network operation, among others. Taking this into account, this paper presents an innovative sectorization methodology based on the use of self-organized maps, heuristic optimization, and operational criteria. Self-organized maps, applied to complex networks, allow grouping by recognizing different patterns. Thus, the methodology proposed is based on the application of self-organized maps to define the sectors based on the information stored in the nodes of the network. Next, the optimization of the inputs of the sectors is executed, counting for this with the configuration of the previously obtained sectors. Finally, for the optimization of the feeding points of the established hydrometric sectors, in this work the minimization of implementation costs and the minimization of the loss of hydraulic capacity of the network are considered as objectives.

[ES] Los sistemas de abastecimiento de agua potable (SAAPs) son infraestructuras críticas para el funcionamiento de cualquier ciudad; de ahí, que su correcta gestión sea un aspecto al que haya que prestar particular atención. La sectorización de los SAAPs ha surgido como una alternativa operacional que ayuda a los organismos gestores de agua en dicha tarea. El diseño de sectores implica la solución de un problema de optimización con múltiples objetivos, tales como la inversión (en compra de válvulas y contadores), la capacidad de detección de fugas y la fiabilidad de la operación de la red, entre otros. Tomando en cuenta esto, en este trabajo se presenta una innovadora metodología de sectorización basada en el uso de mapas auto organizados, optimización heurística, y criterios operacionales. Los mapas auto organizados, aplicados a redes complejas, permiten el agrupamiento mediante el reconocimiento de diferentes patrones. Así, la metodología que se propone se basa en la aplicación de mapas auto organizados para definir los sectores con base en la información almacenada en los nodos de la red. A continuación, se ejecuta la optimización de las entradas de los sectores, contando para esto con la configuración de los sectores anteriormente obtenida. Finalmente, para la optimización final de los puntos de alimentación de los sectores hidrométricos establecidos, en este trabajo se consideran como objetivos la minimización de costos de implementación y la minimización de la pérdida de capacidad hidráulica de la red