Análisis geométrico avanzado de redes de distribución de agua potable (RDAP) diseñadas óptimamente
En el análisis de RDAP optimizadas, se ha dejado a un lado la posible relación entre los parámetros geométricos de la red y los parámetros hidráulicos obtenidos del diseño optimizado. En esta investigación, se realiza un análisis geométrico de diseños óptimos de RDAP mediante la minimización de cost...
- Autores:
-
Carvajal Cruz, Juan Diego
- Tipo de recurso:
- Fecha de publicación:
- 2020
- Institución:
- Universidad de los Andes
- Repositorio:
- Séneca: repositorio Uniandes
- Idioma:
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- OAI Identifier:
- oai:repositorio.uniandes.edu.co:1992/43840
- Acceso en línea:
- http://hdl.handle.net/1992/43840
- Palabra clave:
- Red de agua potable - Investigaciones
Distribución del agua - Investigaciones
Análisis geométrico
Ingeniería
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En el análisis de RDAP optimizadas, se ha dejado a un lado la posible relación entre los parámetros geométricos de la red y los parámetros hidráulicos obtenidos del diseño optimizado. En esta investigación, se realiza un análisis geométrico de diseños óptimos de RDAP mediante la minimización de costos de tuberías, para dar respuesta a las posibles relaciones entre la geometría de la red y su diseño optimizado. Además, esta caracterización geométrica puede conducir al desarrollo de nuevos criterios para abordar el problema de diseño óptimo de RDAP. El análisis geométrico se realiza entendiendo que la infraestructura de distribución de agua, representada como un gráfico espacialmente organizado, es una red compleja de vértices (nodos) y bordes (tuberías) interconectados que pertenecen al tema emergente de la teoría de redes complejas (CNT). Por lo tanto, las métricas de CNT junto con otros aspectos geométricos (por ejemplo, diámetro de tubería, longitud de tubería, índice de ramificación, entre otros) de la red se miden para analizar las características del dominio físico donde se produce la optimización y la hidráulica. Estas métricas se evalúan considerando diseños estándar (configuraciones de tuberías que satisfacen las restricciones hidráulicas) y diseños optimizados. Con respecto al proceso de optimización, se logra a través de diferentes metodologías destinadas a alcanzar diseños de menor costo de capital. Esta investigación analiza la importancia de comprender la estructura de conectividad de la red en el proceso de optimización, probando el enfoque propuesto en varios sistemas de distribución de agua, incluidas redes patrón y los sistemas colombianos reales. Como resultado, se determinó cómo la efectividad de las metodologías de optimización se ven afectadas dependiendo de la topología de la red y cómo los algoritmos de optimización pueden afectar algunas características geométricas. |
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Además, esta caracterización geométrica puede conducir al desarrollo de nuevos criterios para abordar el problema de diseño óptimo de RDAP. El análisis geométrico se realiza entendiendo que la infraestructura de distribución de agua, representada como un gráfico espacialmente organizado, es una red compleja de vértices (nodos) y bordes (tuberías) interconectados que pertenecen al tema emergente de la teoría de redes complejas (CNT). Por lo tanto, las métricas de CNT junto con otros aspectos geométricos (por ejemplo, diámetro de tubería, longitud de tubería, índice de ramificación, entre otros) de la red se miden para analizar las características del dominio físico donde se produce la optimización y la hidráulica. Estas métricas se evalúan considerando diseños estándar (configuraciones de tuberías que satisfacen las restricciones hidráulicas) y diseños optimizados. Con respecto al proceso de optimización, se logra a través de diferentes metodologías destinadas a alcanzar diseños de menor costo de capital. Esta investigación analiza la importancia de comprender la estructura de conectividad de la red en el proceso de optimización, probando el enfoque propuesto en varios sistemas de distribución de agua, incluidas redes patrón y los sistemas colombianos reales. Como resultado, se determinó cómo la efectividad de las metodologías de optimización se ven afectadas dependiendo de la topología de la red y cómo los algoritmos de optimización pueden afectar algunas características geométricas.Different researchers have comprehensively addressed the Water Distribution Network (WDN) optimization design problem in the past years. However, in the analysis of the optimized WDN, the relationship between the geometric parameters of the network and the hydraulic parameters obtained from the optimal design has been set aside. In this research, a robust geometric analysis of optimal WDN designs by pipe cost minimization is made in order to provide a response to the possible relationships between the geometry of the network and its optimized design. In addition, this geometrical characterization can lead to the development of new criteria to address the optimal design of WDN for further research. Geometrical analysis is performed understanding that water distribution infrastructure, represented as a spatially organized graph, is a complex network of interconnected vertices (nodes) and edges (pipes) that belong to the emerging topic of Complex Network Theory (CNT). Therefore, CNT metrics along with other geometric aspects (e.g. pipe diameter, pipe length, fractality, Branch Index, among others) of the network are measured for analyzing features of the physical domain where hydraulics and optimization occurs. These metrics are assessed considering standard designs (pipe configurations that satisfy hydraulic constraints), and optimized designs. Regarding the optimization process, this is accomplished through different methodologies aiming to reach least capital cost designs. This research discusses the importance of understanding the network connectivity structure in the optimization process, testing the proposed approach in several water distribution systems, including benchmark networks and real Colombian systems. As a result, it was determined how the effectiveness and efficiency of optimization methodologies are affected depending on the network topology, and, how optimization algorithms may affect some goemetrical characteristics.Magíster en Ingeniería CivilMaestría111 hojasapplication/pdfspaUniandesMaestría en Ingeniería CivilFacultad de IngenieríaDepartamento de Ingeniería Civil y Ambientalinstname:Universidad de los Andesreponame:Repositorio Institucional SénecaAnálisis geométrico avanzado de redes de distribución de agua potable (RDAP) diseñadas óptimamenteTrabajo de grado - Maestríainfo:eu-repo/semantics/masterThesishttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85Texthttp://purl.org/redcol/resource_type/TMRed de agua potable - InvestigacionesDistribución del agua - InvestigacionesAnálisis geométricoIngenieríaPublicationhttps://scholar.google.es/citations?user=Lz0SGpIAAAAJvirtual::14595-10000-0003-1265-2949virtual::14595-1https://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0000076848virtual::14595-1b405028a-b4ff-4b84-9e85-97a80148970evirtual::14595-1b405028a-b4ff-4b84-9e85-97a80148970evirtual::14595-1ORIGINALu831143.pdfapplication/pdf6083886https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstreams/4e10ec02-cde8-4ee1-9f36-d9aba9bff795/download1a03208313b99c9f9a659ec0ccf5c920MD51THUMBNAILu831143.pdf.jpgu831143.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg7615https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstreams/48edfc06-e0e4-420e-ae98-60f8e2bf7711/downloaded772b13c3154c78761fb84bfc4d27a3MD55TEXTu831143.pdf.txtu831143.pdf.txtExtracted texttext/plain217090https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstreams/dc6b84f5-a998-444c-9e2e-04e8fabea098/download1c014631b0ac86fbddcd824bef0ec417MD541992/43840oai:repositorio.uniandes.edu.co:1992/438402024-03-13 15:14:30.511https://repositorio.uniandes.edu.co/static/pdf/aceptacion_uso_es.pdfopen.accesshttps://repositorio.uniandes.edu.coRepositorio institucional Sénecaadminrepositorio@uniandes.edu.co |