Aplicación del algoritmo genético para el cálculo del diámetro de las tuberías de una red de distribución de agua potable en el distrito de Tarapoto 2018

Abstract

Las redes de distribución de agua potable son sistemas que tienen como objetivo abastecer de agua potable a la población. Realizar el diseño adecuado de las redes de distribución de agua tiene un alto grado de dificultad por aspectos de tipo hidráulico y económico, el no hacerlo trae como consecuencia las fugas de agua. Las causas de las fugas de agua se clasifican como físicas y operacionales. Las físicas son factores a las que se pueden aplicar acciones de control y prevención, entre ellas encontramos: el inadecuado diámetro, inadecuada presión e inadecuada velocidad de agua en las tuberías. Las operacionales son factores incontrolables como acción de terceros, desastres naturales, otros. (Albarrán Ulsen, y otros, 1997). El problema de las fugas de agua se hace evidente en el distrito de Tarapoto por Emapa San Martín, empresa encargada del abastecimiento de agua potable, esta ha reportado en los últimos años cuantiosas fugas agua de causa de tipo física; en el año 2015 se detectaron 612 fugas, el 2016 se detectaron 1611 fugas, dando a entender que no se ha realizado un adecuado análisis hidráulico. El objetivo de este estudio es el de desarrollar un sistema basado en el modelo del algoritmo genético para mejorar el proceso del cálculo del diámetro de las tuberías de las redes de distribución de agua potable. Con este objetivo, la pregunta de investigación es la siguiente: “¿Cómo mejorar el cálculo del diámetro de las tuberías de una red de distribución de agua potable en el distrito de Tarapoto?”. La pregunta de la investigación se responde a través de un estudio de tipo aplicado transversal, en el cual se tuvo la apreciación de un profesional de la carrera de Ingeniería Civil, comparando la influencia de los diámetros en la presión, velocidad y costo de cada tubería obtenidos con un método manual (pre test) y automatizado (sistema basados en el modelo del algoritmo genético). La respuesta obtenida nos indica que, con la aplicación del sistema informático basado en el modelo del algoritmo genético, el 100% de las tuberías tienen el diámetro adecuado, en comparación con el método manual que alcanzó solo el 38% de las tuberías tengan el diámetro adecuado.

Drinking water distribution networks are systems that aim to provide drinking water to the population. Carrying out the proper design of water distribution networks has a high degree of difficulty due to hydraulic and economic aspects, failure to do so results in water leaks. The causes of water leaks are classified as physical and operational. The physical ones are factors to which control and prevention actions can be applied, among them we find: inadequate diameter, inadequate pressure and inadequate water velocity in the pipes. The operational ones are uncontrollable factors such as third-party action, natural disasters, others. (Albarrán Ulsen, and others, 1997). The problem of water leakage is evident in the district of Tarapoto by Emapa San Martín, company responsible for the supply of drinking water; this has reported in recent year’s significant leakage of water of physical cause; in 2015, 612 leaks were detected. In 2016, 1611 leaks were detected, suggesting that an adequate hydraulic analysis has not been carried out. The objective of this study is to develop a system based on the model of the genetic algorithm to improve the process of calculating the diameter of the pipelines of drinking water distribution networks. With this objective, the research question is as follows: "How to improve the calculation of the diameter of the pipes of a drinking water distribution network in the district of Tarapoto?” The question of the research is answered through a cross-applied applied study, in which the appreciation of a civil engineering career professional was had, comparing the influence of the diameters on the pressure, speed and cost of each pipeline obtained with a manual (pre-test) and automated method (system based on the model of the genetic algorithm). The answer obtained indicates that, with the application of the computer system based on the model of the genetic algorithm, 100% of the pipes have the proper diameter, in comparison with the manual method that reached only 38% of the pipes have the diameter suitable.