Diseño optimizado multiobjetivo de redes de distribución de agua potable incluyendo la minimización de costos y toneladas de carbono equivalente

Los avances dados por el desarrollo tecnológico y la inteligencia artificial han generado un impacto tal en el problema de diseño optimizado de Redes de Distribución de Agua Potable, que hoy en día este puede considerarse como un problema prácticamente resuelto. Sin embargo, lo anterior resulta cier...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autor: López Pedroza, Óscar Julián
Tipo de recurso: tesis de maestría
Estado:Versión aceptada para publicación
Fecha de publicación:2024
País:Colombia
Institución:Universidad de los Andes
Repositorio:Séneca: repositorio Uniandes
Idioma:español
OAI Identifier:oai:repositorio.uniandes.edu.co:1992/73516
Acceso en línea:https://hdl.handle.net/1992/73516
Access Level:acceso abierto
Palabra clave:Carbono equivalente
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Optimización multiobjetivo
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Ingeniería
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description Los avances dados por el desarrollo tecnológico y la inteligencia artificial han generado un impacto tal en el problema de diseño optimizado de Redes de Distribución de Agua Potable, que hoy en día este puede considerarse como un problema prácticamente resuelto. Sin embargo, lo anterior resulta cierto si se tienen en cuenta como variables de optimización únicamente costos de construcción y operación a lo largo de la vida útil del proyecto. El diseño optimizado futuro debe incluir otros factores dentro de las funciones de optimización, tales como, la confiabilidad del servicio de distribución, la calidad del agua, impactos ambientales derivados de la ejecución de los proyectos y criterios de adaptación al cambio climático. En este orden de ideas, en el presente trabajo de investigación se estudia el diseño optimizado de RDAP incluyendo minimización de costos de construcción y toneladas de carbono equivalente generadas por esta. La pregunta de investigación alrededor de la cual se orienta el desarrollo del proyecto es: ¿la inclusión de las toneladas de carbono equivalente como variable en el proceso de optimización de redes de distribución de agua potable, genera modificaciones en el tamaño y topología de estas? La hipótesis inicial planteada (que es objeto de evaluación durante el desarrollo de la investigación) es que con la inclusión de esta variable la red óptima presenta variaciones. Como resultados del desarrollo de la investigación, ha sido posible demostrar que la huella de carbono y los costos de construcción de una RDAP no son objetivos en conflicto que deban ser conciliados mediante técnicas de optimización multiobjetivo. Por el contrario, obtener el mínimo global de una de estas, implica intrínsecamente una minimización de la otra. Así mismo, se ha demostrado que la huella de carbono generada por bombeo y la generada por la construcción de la red si son objetivos en conflicto, que requieren para su solución técnicas de optimización de naturaleza multiobjetivo. Sin embargo, para los escenarios simulados en la presente investigación, el mínimo global con el que se obtienen condiciones mas favorables en términos de impacto ambiental es aquel caso en el que el bombeo se reduce al mínimo posible.
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El diseño optimizado futuro debe incluir otros factores dentro de las funciones de optimización, tales como, la confiabilidad del servicio de distribución, la calidad del agua, impactos ambientales derivados de la ejecución de los proyectos y criterios de adaptación al cambio climático. En este orden de ideas, en el presente trabajo de investigación se estudia el diseño optimizado de RDAP incluyendo minimización de costos de construcción y toneladas de carbono equivalente generadas por esta. La pregunta de investigación alrededor de la cual se orienta el desarrollo del proyecto es: ¿la inclusión de las toneladas de carbono equivalente como variable en el proceso de optimización de redes de distribución de agua potable, genera modificaciones en el tamaño y topología de estas? La hipótesis inicial planteada (que es objeto de evaluación durante el desarrollo de la investigación) es que con la inclusión de esta variable la red óptima presenta variaciones. Como resultados del desarrollo de la investigación, ha sido posible demostrar que la huella de carbono y los costos de construcción de una RDAP no son objetivos en conflicto que deban ser conciliados mediante técnicas de optimización multiobjetivo. Por el contrario, obtener el mínimo global de una de estas, implica intrínsecamente una minimización de la otra. Así mismo, se ha demostrado que la huella de carbono generada por bombeo y la generada por la construcción de la red si son objetivos en conflicto, que requieren para su solución técnicas de optimización de naturaleza multiobjetivo. Sin embargo, para los escenarios simulados en la presente investigación, el mínimo global con el que se obtienen condiciones mas favorables en términos de impacto ambiental es aquel caso en el que el bombeo se reduce al mínimo posible.Magíster en Ingeniería CivilMaestríaDiseño optimizado de redes de distribución de agua potableUniversidad de los AndesMaestría en Ingeniería CivilFacultad de IngenieríaDepartamento de Ingeniería Civil y AmbientalSaldarriaga Valderrama, Juan GuillermoNaranjo Faccini, German AndresPlazas Tuttle, Jaime GuillermoSánchez Silva, Edgar MauricioOspina, LadyMendoza, FranciscoRodriguez, DanielFacultad de Ingeniería::Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados - Ciacua2024-01-24Trabajo de grado - Maestríainfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_bdcchttp://purl.org/coar/version/c_ab4af688f83e57aaTexthttps://purl.org/redcol/resource_type/TM82 páginasapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfhttps://hdl.handle.net/1992/73516instname:Universidad de los Andesreponame:Repositorio Institucional Sénecarepourl:https://repositorio.uniandes.edu.co/spaAriza, A. 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Huella de Carbono de la instalación y/o renovación y/o rehabilitación de tuberías de acueducto y alcantarillado: Zanja abierta Vs. Tecnologías sin zanja. Universidad de los Andes, Bogotá D.C.Peinado, C. (2016). Ecuaciones de Costo para el Diseño Optimizado de Redes de Agua Potable y Alcantarillado. Universidad de los Andes, Bogotá D.C.Pérez, J. (2019). Comparación entre diseños de RDAPs presentados en el Mecanismo de Viabilización de Proyectos del MVCT y los diseños optimizados de las mismas redes. Universidad de los Andes, Bogotá D.C.Saldarriaga, J., D. Páez, P. Cuero, and N. León. (2013). Optimal design of water distribution networks using mock open tree topology. In Proc., World Environmental and Water Resources Congress 2013: Showcas- ing the Future, 869–880. Reston, VA: ASCE.Saldarriaga, J., D. Páez, N. León, L. Lopez, and P. Cuero. (2014). Historical development of power used methods for WDS design and their evolution towards optimization metaheuristics. 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Retrieved from http://dx.doi.org/10.3390/w12113101Takahashi, S.; Saldarriaga, J.; Hernández, F.; Díaz, D.; Ochoa, S. (2010). An energy methodology for the design of water distribution systems. In Proceedings of the Proceedings of the World Environmental and Water Resources Congress, Providence, RI, USA, 16–20 May 2010Uribe, J. (2012). Efecto del uso de ecuaciones empíricas vs físicamente basadas sobre los costos de diseños optimizados en acueductos. Universidad de los Andes, Bogotá D.C.Upme, Ministerio de Energías y Minas de Colombia, XM (2022). Factores de Emisión del Sistema Conectado Nacional (SIN) en Colombia para el 2022. Matriz minero-energética para la Republica de Colombia, Bogotá D.C.Yates, D.F.; Templeman, A.B.; Boey, T.B. The computational complexity of the problem of determining least capital cost designs for water supply networks. Eng. Optim. 1984, 7, 143–155. https://doi.org/10.1080/03052158408960635Wu, I. Design of drip irrigation main lines. J. Irrig. Drain. 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