Análisis de la geometría fractal de la superficie óptima de presiones en el diseño optimizado de redes de distribución de agua potable

"El diseño optimizado de redes de distribución de agua potable consiste en la búsqueda de la configuración de diámetros comerciales que reduce al mínimo los costos del sistema garantizando el cumplimiento de los requisitos hidráulicos. Los métodos modernos de uso óptimo de energía permiten alcanzar resultados satisfactorios mediante el ajuste de una superficie de gradiente hidráulico predeterminada a los nodos de la red. Dada la escabrosidad y rugosidad de dicha superficie, se infiere la necesidad de estudiarla a la luz de la geometría fractal. La presente investigación tuvo como propósito la modelación numérica de las propiedades fractales de la superficie mediante la implementación de métodos de interpolación, el uso de herramientas SIG, modelos estadísticos y de análisis lagunar. En efecto, se condujo el diseño de diversas redes patrón y reales mediante el uso de la metodología OPUS y de rutinas de algoritmos genéticos, permitiendo distinguir las propiedades geométricas de los sistemas de mínimo costo a comparación de las alternativas de mayor precio. El cálculo de la dimensión fractal, el exponente de Hurst y de la lagunaridad permiten concluir una mayor fragmentación y escabrosidad en la mayoría de las superficies óptimas. Se especula una dependencia de dichos resultados con el comportamiento hidráulico y topológico de los sistemas."--Tomado del Formato de Documento de Grado

"The design of water distribution systems involves the definition of a standard diameter configuration that minimizes the network infrastructural cost while ensuring the hydraulic requirements. Contemporary optimal power use methods have proven to be effective and rely upon the distinction of a hydraulic gradient surface that guarantees an ideal dissipation of energy between nodes. Given its inherent roughness, the geometrical analysis of the surface must be based on fractal theory. This investigation intended to conduct a numerical modelling of the fractal properties of the surface via interpolation techniques, GIS tools, statistical models and lacunarity analyses. Furthermore, several benchmark and real water distribution networks were designed employing the OPUS methodology and genetic algorithms in order to distinguish the optimal surface's fractal characteristics. The calculation of the fractal dimension, the Hurst coefficient and the lacunarity values show a greater roughness and fractal behavior in the optimal surfaces. A dependence on the hydraulic and topological properties of the network is speculated."--Tomado del Formato de Documento de Grado

Ingeniero Ambiental

Pregrado