DySWaNSU

La Gestión del Suministro de Agua (GSA) es crucial para la salud pública, el desarrollo económico y la calidad de vida. Sin embargo, enfrenta amenazas como el cambio climático, que causa eventos climáticos extremos que afectan la disponibilidad y calidad del agua. Además, la infraestructura envejecida provoca fugas, pérdida de agua e interrupciones en el suministro, mientras que el aumento de los costos energéticos agrava estos desafíos, con los procesos de agua consumiendo entre el 5–7 % de la energía global. Este proyecto busca mejorar la eficiencia del suministro mediante la reducción de fugas y agua no facturada, la gestión de la presión y la resiliencia de la red. Una solución efectiva es la división de la Red de Distribución de Agua (RDA) en Áreas de Medición de Distrito (AMD) mediante la Partición de Redes de Agua (PRA), mejorando la eficiencia de las RDAs.

La propuesta DySWaNSU tiene como objetivo desarrollar una metodología de PRA basada en la sostenibilidad, utilizando sistemas de microturbinas como dispositivos de control dinámico para AMDs adaptables. Estas AMDs se basarán en métricas cuantificables para optimizar las RDA actuales, asegurando su capacidad de respuesta a eventos adversos y maximizando el ahorro de agua y energía. La optimización de las operaciones de las RDA implica abordar desafíos como el ahorro de agua y energía, la calidad del agua, la uniformidad de la presión y la resiliencia de la red. Estas consideraciones aumentan la complejidad de los modelos de optimización al expandir las variables de decisión y el espacio de búsqueda. Se necesitan métodos computacionales eficientes para manejar la naturaleza discreta de algunas variables y el amplio espacio de soluciones. La interdisciplinariedad es esencial en DySWaNSU, involucrando ingeniería hidráulica, ciencias de la computación, planificación urbana y gestión.

El proyecto se basa en cuatro hipótesis:

• (H1) Los indicadores de resiliencia actuales no representan adecuadamente la resiliencia del sistema al no considerar la topología de la RDA.
• (H2) Las bombas como turbinas pueden mejorar el rendimiento de las válvulas reductoras de presión y, combinadas con un enfoque dinámico de PRA, pueden reducir las fugas y recuperar energía en puntos específicos de la RDA, manteniendo los requisitos de suministro y la resiliencia del sistema durante eventos atípicos.
• (H3) Optimizar las válvulas de control en una RDA particionada puede ofrecer soluciones rentables y operativamente eficientes para las estrategias de gestión de AMDs.
• (H4) Reducir el costo computacional de los métodos de optimización facilitaría la aplicación de estas metaheurísticas en problemas computacionalmente costosos con muchos objetivos, como las redes de agua reales.

Las innovaciones científicas del proyecto incluyen la definición de nuevos indicadores de resiliencia que consideren la topología de la red y el desarrollo de un método de sectorización innovador y sostenible para AMDs adaptables. Esto permitirá aplicar una solución de toma de decisiones multicriterio, permitiendo a una empresa suministradora elegir la opción más ventajosa.

Finalmente, el proyecto mejorará los métodos computacionales aplicados a la optimización de redes de agua mediante estrategias como la paralelización de cálculos y la reducción del espacio de soluciones. Esto aumentará la eficiencia computacional y la calidad de las soluciones, contribuyendo significativamente al campo de la optimización en redes de distribución de agua.

Área temática principal: Producción industrial, ingeniería civil e ingenierías para la sociedad.
Palabras clave: Redes de abastecimiento de agua · sectorización · resiliencia · sostenibilidad · optimización · algoritmos evolutivos.