Localización de puntos de monitoreo de calidad de agua en sistemas de distribución

Spanish; Castilian. Durante años, particularmente en los países en desarrollo, las empresas prestadoras del servicio (EPS) de agua potable han utilizado procedimientos empíricos para localizar, en sus redes de distribución, los puntos en los cuales deben hacerse muestreos periódicos, a fin de garantizar que cumplen con los estándares mínimos de calidad de agua. A pesar de que hoy en día estas empresas cuentan con excelentes herramientas informáticas para modelar la dinámica del agua en las redes, así como la evolución de la calidad de agua, no se tienen suficientes datos que permitan escoger en forma científica dichos puntos. En particular, no se cuenta con los coeficientes de decaimiento del cloro tanto de cuerpo como de pared. A pesar de esta limitación, se han desarrollado e implementado metodologías con el objetivo de diseñar redes de sensores que garanticen un constante monitoreo de la calidad del agua en los sistemas de distribución, pero que implican una alta incertidumbre. En la investigación objeto de este artículo se desarrolló una metodología que permitiera en ese ambiente de pocos datos escoger los puntos de monitoreo de calidad (PMC) de agua que respondieran simultáneamente a dos problemas típicos de las redes de distribución: por un lado, se buscaba garantizar la calidad del agua, medida por un residual de cloro, haciendo uso de un software desarrollado para este estudio; por otro lado, detectar problemas de coloración del agua (fenómeno por el cual el agua que llega a un conjunto de usuarios tiene un color diferente al transparente, afectando la percepción de calidad por parte de dichos usuarios) debido al desprendimiento de biopelículas, haciendo uso del programa TEVA-SPOT (Berry et al., 2008). Este último enfoque puede desarrollarse bajo la optimización de múltiples funciones objetivo, según el tipo de protección que se desee garantizar, contra los eventos de coloración. La nueva metodología fue aplicada exitosamente en los 37 sectores hidráulicos en los que se encuentra dividida la red de agua potable de la ciudad de Bogotá, Colombia (aproximadamente ocho millones de habitantes). Finalmente, aunque el estudio se realizó para los 37 sectores, se tomó, a manera de ejemplo para este documento, uno de estos sectores como red tipo. Los resultados evidencian que ambas metodologías son confiables y que el diseño de la red de sensores depende del objetivo que se busque optimizar.

English. Companies providing drinking water services in developing countries have been using empirical procedures for years to locate points in distribution networks at which periodic sampling should be taken in order to ensure compliance with minimum water quality standards. Although these companies have excellent information tools to model the water dynamics and evolution of water quality in networks, not enough data exists to scientifically choose these points. Additionally, the coefficients for bulk and wall chlorine decay are not known. Despite this limitation, several methodologies have been developed and implemented to design sensor networks that ensure continuous monitoring of water quality in distribution systems, but that also involve a high degree of uncertainty. The study herein was to develop a methodology to choose water quality monitoring points in an environment with little data. This would simultaneously address two typical problems of distribution networks-ensure water quality by measuring residual chlorine using a software developed for this study, and detect water coloring problems (in which the water reaching a set of users is not transparent, affecting the users' perception of its quality) due to the detachment of biofilms using the TEVA-SPOT program (Berry et al., 2008). The latter approach can be developed by optimizing multi-objective functions according to the type of protection against coloration events desired. The new methodology was successfully applied in the 37 hydraulic sectors into which the drinking water network in the city of Bogota, Colombia is divided (approximately 8 million inhabitants). Lastly, although the study was performed in 37 sectors, one of these sectors was used as a prototype of the network for the purpose of this study. The results show that both methodologies are reliable and the design of sensor networks depends on the objective to be optimized.