Diseño multiobjetivo de un sistema de abastecimiento de agua incluyendo la cosecha de agua de lluvia como recurso complementario

Abstract

[ES] El suministro de agua a las poblaciones tiene un papel básico en el desarrollo económico y social. En los países en vías de desarrollo el acceso a agua potable juega un papel relevante en la mayoría de los Objetivos de Desarrollo del Milenio, es por ello que en los proyectos de nuevos sistemas de abastecimiento (SDA) es básico un diseño que utilice tecnologías apropiadas. Dichas tecnologías deberán tener en cuenta los costes y medios necesarios para la operación y el mantenimiento de estos sistemas, siendo necesario prestar especial atención a la realidad social y a la disponibilidad de recurso hídrico en los contextos en los cuales van a dar servicio. Por otro lado, en un contexto desarrollado, la escasez y variabilidad de la disponibilidad de recurso hídrico, el creciente interés por la gestión integral del agua y el nexo agua-energía, así como por la optimización de la operación y el mantenimiento de los SDA, además del creciente interés por el diseño urbano sensible al agua (WSUD, en sus siglas en inglés) lleva a que se planteen sistemas de abastecimiento descentralizados, teniendo en cuenta la cosecha de agua de lluvia (RWH, en sus siglas en inglés) como recurso complementario, como alternativa a los sistemas centralizados convencionales de abastecimiento de agua. El objetivo principal de la presente tesina es proponer un modelo alternativo de sistema de abastecimiento de agua descentralizado teniendo en cuenta la cosecha de agua en su versión de sistema dual como recurso complementario. Siendo propuesta una metodología para el diseño multiobjetivo con el uso de AG y una evaluación complementaria de la operación para cada posible solución, logrando una visión global de cada una de las posibles soluciones que constituirán el frente de Pareto. En este trabajo se aborda la problemática de la disponibilidad de recurso hídrico como factor limitante en el diseño e implementación de un SDA nuevo, siendo este problema tenido en cuenta en un horizonte de 25 años en el diseño propuesto. Con el cambio de ¿filosofía¿ de sistema centralizado al de sistema descentralizado, añadiendo la alternativa de suministro complementario de agua descentralizado, se conseguirá ¿amortiguar¿ la escasez de recurso hídrico y un ahorro en la inversión en infraestructuras, así como en energía e insumos, tanto en los nuevos sistemas como en los que se precisa una ampliación de la cobertura. Para desarrollar lo citado anteriormente se hará uso del programa EPANET y de su Toolkit sobre Visual Basic, siendo desarrollado un programa que permita utilizar los Algoritmos genéticos para la optimización de la función objetivo propuesta y los cálculos requeridos para obtener las soluciones que constituirán el frente de Pareto.

[EN] The water supply to the population has a key role in economic and social development. In developing countries access to safe drinking water plays an important role in most of the Millennium Development Goals, this is the reason why in water supply systems new projects (SDA) a design using appropriate technologies is basic. These technologies should take into account the costs and resources necessary for the operation and maintenance of these systems, being necessary to pay special attention to the social reality and the availability of water resources in the contexts where they will serve. On the other hand, in a developed context, scarcity and variability of water resource availability, the growing interest in integrated water management and water-energy nexus, and in optimizing the operation and maintenance of the SDA in addition to the growing interest in water sensitive urban design (WSUD, its acronym in English) leads to suggest decentralized supply systems, taking into account rain water harvesting (RWH, its acronym in English) as a supplementary resource, as an alternative to conventional centralized water supply. The main objective of this thesis is to suggest a decentralized alternative model of water supply system taking into account water harvesting in its dual system version as a supplementary resource. Being proposed a methodology for multi-objective design using GA and an additional assessment of the operation for each possible solution, getting a comprehensive overview of each possible solution what will make up the Pareto front. This paper deals with problems of water resource availability as a limiting factor in the design and carrying out of a new SDA, being this problem taken into account in a horizon of 25 years in the proposed design. With the change of "philosophy" of centralized to decentralized system, adding decentralized water complementary supply alternative, it will get "alleviate" the shortage of water resources and savings in infrastructure investment, as well as in energy and inputs both in new systems as in which an extension of coverage is needed. To develop the aforementioned it will use EPANET software and its Toolkit in Visual Basic, being developed a program that allows to do use of genetic algorithms for the optimization of the proposed objective function and the required calculations to obtain the solutions that will make up the Pareto front.