Desarrollo y comparación de métodos de detección de fugas en redes de distribución de agua potable.

Abstract

En la actualidad, uno de los problemas más importantes en el mundo es el de las fugas de agua que se presentan en las ciudades, ya que en algunos casos representan entre el 25% y el 30% del total de agua que pasa por las redes de distribución. Por ello, se tomó la decisión de iniciar este proyecto, en el cual, se tiene como objetivo principal conocer cuáles son los algoritmos más robustos, capaces de detectar fugas de diferentes magnitudes en redes de distribución de agua potable, basados en las mediciones de presión y/o flujo en cada uno de los nodos y tuberías existentes. Entre las principales aportaciones de la presente tesis, se tiene la actualización del estado del arte en cuanto a métodos, técnicas y desarrollo de trabajos de detección de fugas en redes de agua, además, se logra un nuevo enfoque de análisis de redes para detección de fugas, en el que se toma en cuenta un horizonte de tiempo, ya que los análisis realizados hasta el momento se manejan de acuerdo a instantes de tiempo, lo que ocasiona que no se tomen en cuenta los cambios en la demanda, de la misma manera se logra aplicar este tipo de detección utilizando 5 métodos distintos que son: un método basado en la binarización en el que se establecen umbrales de detección con el fin de decidir si un cambio de presión afecta o no a un nodo en determinado tiempo, el método de correlación de datos, distancia euclidiana y ángulo que se basan en el análisis de vectores para determinar dónde existen más probabilidades de fuga y el método de optimización por mínimos cuadrados, el cual encuentra el tamaño de fuga más adecuado que minimiza el error entre las presiones esperadas contra las calculadas de manera nominal utilizando matrices de sensibilidad. Dichos métodos aunque no son del todo nuevos, se les da una aplicación distinta a las conocidas hasta el momento aprovechando el comportamiento de la red y los residuos de la misma durante un horizonte de tiempo establecido. Como última contribución de gran importancia se tiene el hecho de que se realiza una comparación de los métodos utilizados para detección de fugas, pudiendo entender mediante simulación cual de los métodos propuestos entrega el mejor resultado ante escenarios ideales y con ruido, con el fin de saber elegir el método que mejor se adapte al escenario real.