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A
vances
en
la
hidráulica
de
redes
de
distribución
de
agua
potable
Una de las técnicas más eficientes para mejorar la gestión y el control de un sistema de
distribución de agua consiste en dividir la red en subsistemas (llamados “distritos” o
“sectores”) delimitados por válvulas. Esta metodología, ya implementada en muchos países,
tiene dos grandes objetivos: simplificar el cálculo del balance de agua para cada distrito y
facilitar el manejo de la presion en la red. Se pueden definir dos tipos de diseño de distritos
de medición para la gestión y control del agua dependiendo de los objetivos del proyecto. El
primero, llamado en este trabajo partición en DHs (por sus siglas de Distritos Hidrométricos,
en ingles District Meter Areas), se realiza con la definición de distritos hidrométricos perma-
nentes relativamente pequeños, a través del cierre de las válvulas existentes en las fronteras,
o la instalación de nuevas válvulas y medidores de gasto, esto para obtener subsistemas en
donde se simplifican los cálculos para el balance y la identificación de las pérdidas de agua.
El segundo, que se aplica a redes de distribución de agua que son abastecidas por múltiples
fuentes, es llamado aquí sectorización y consiste en dividir el sistema en distritos indepen-
dientes, donde cada uno de ellos es alimentado por una fuente de agua y sin conexión entre
ellos, a fin de lograr sectores con suministros de agua independiente (Tzatchkov
et al
. 2006),
o para mejorar la protección de la red (Grayman
et al
. 2009, Di Nardo
et al
. 2011).
Una red de distribución de agua potable puede ser representada en forma natural como un
grafo cuyas aristas son las tuberías de la red y cuyos nodos son las uniones de las tuberías
o los puntos de consumo. Entonces, el diseño de una sectorización puede ser considerado
como un problema de partición de grafos, para lo cual, en principio, se ha desarrollado una
gran cantidad de técnicas. Existen sin embargo limitaciones importantes cuando se intenta
aplicar las técnicas conocidas a una red de distribución de agua.
2.3.2 A
lgoritmos
conocidos
para
particionar
grafos
Las técnicas de partición de grafos son comúnmente aplicadas en la computación distri-
buida (Schloegel
et al
. 2000). Las simulaciones numéricas de gran escala que se realizan con
procesadores paralelos, tales como los basados en el método de elementos finitos, requieren
de una distribución de malla de elementos finitos entre los procesadores. Esta distribución
se debe hacer de manera que: 1) el número de elementos asignados a cada procesador sea
el mismo, a fin de equilibrar la carga de trabajo; 2) el número de elementos adyacentes
asignados a diferentes procesadores se reduce al mínimo para reducir la sobrecarga de co-
municación. Paquetes de programas que realizan dichos algoritmos de particionamiento
están libremente disponibles al público, por ejemplo, CHACO, METIS, PARMETIS, PARTY,
SCOTCH, JOSTLE y S-SHARP (Fjallstrom 1998, Schloegel
et al.
(2000).
Según el mejor saber de los autores de este trabajo, solamente dos intentos de aplicación de
técnicas de particionamiento de grafos en la sectorización de redes de distribución de agua
han sido publicados hasta el momento (Sempewo
et al
. 2008, Di Nardo
et al
. 2011). Ambos
utilizan un paquete de particionamiento de grafos libremente disponible (METIS). En estas
publicaciones el objetivo principal de la distribución de las cargas de trabajo por igual entre
los procesadores de computo paralelo en METIS es equiparado con la creación de zonas de
