Aplicación de teoría de grafos para la optimización de redes hidráulicas empleando los métodos de clustering jerárquico y algoritmos genéticos

• Autor: Huamani Ramos, Jaime
• Formato: tesis de grado
• Fecha de Publicación: 2025
• Institución: Universidad Nacional de Ingeniería
• Repositorio: UNI-Tesis
• Lenguaje: español
• OAI Identifier: oai:cybertesis.uni.edu.pe:20.500.14076/28572
• Enlace del recurso: http://hdl.handle.net/20.500.14076/28572
• Nivel de acceso: acceso abierto
• Materia: Teoría de grafos; Redes hidráulicas; Algoritmos genéticos; Clústers; Clustering jerárquico; https://purl.org/pe-repo/ocde/ford#2.01.01

La sectorización de Redes de Distribución de Agua Potable (RDAP) es una técnica de gestión que consiste en subdividir la red en zonas homogéneas, con el objetivo de optimizar el control de aspectos clave como el caudal, las reparaciones, la detección de fugas y la calidad del servicio. En los últimos años, se han desarrollado diversas metodologías para llevar a cabo esta subdivisión, entre las que destacan el método de áreas, el método de agrupamiento y el método de cierre controlado de válvulas. Sin embargo, no todas estas metodologías se fundamentan en bases matemáticas sólidas, lo que puede limitar su efectividad y aplicabilidad en ciertos contextos. El método de detección de comunidades en redes sociales aplicado en el presente trabajo abre una forma de sectorizar una Red de Distribución de Agua Potable basándose en un sustento matemático. El primer paso consiste en identificar las líneas de conducción principal utilizando el Concepto de Caminos más Cortos, propio de la teoría de grafos. En el segundo paso se subdivide la red basándose en el Clustering Jerárquico, que es un algoritmo de detección de comunidades en redes sociales. El tercer paso consiste en calcular la cantidad de roturas detectadas aplicando la Simulación Monte Carlo y volumen de fugas de fondo usando el Modelo Conceptual en cada subdivisión. Para el cuarto paso, con todo lo anterior mencionado se logra optimizar el Conjunto de Entrada y Válvulas de Cierre (CEVC) haciendo uso de los algoritmos genéticos para evitar óptimos locales y encontrar el óptimo global. El método de sectorización propuesto representa una solución viable para los desafíos a largo plazo en la gestión de redes de agua. En su primer año de implementación, este enfoque ha demostrado generar un ahorro significativo en términos de caudal y costos de reparaciones, superando los gastos iniciales de implementación por un margen de S/. 235.69, equivalente al 0.12% del costo total en el primer año de implementación.