La gestión inteligente de los sistemas de distribución de agua se apoyará en el futuro, en el uso de modelos de simulación. Este es el principal motivo, por el que el profesor e investigador de la Universitat Politècnica de València (UPV), Fernando Alvarruiz Bermejo, ha desarrollado un software que reduce el tiempo de simulación de las redes de distribución de agua entre un 44% y 59% con respecto al código original de Epanet, haciendo para ello uso de procesadores multicore.
Este resultado es la principal conclusión del estudio de doctorado del profesor Alvarruiz, “Reducción del Tiempo de Simulación de Redes de Distribución de Agua, mediante el Método de Mallas y la Computación de Altas Prestaciones”, que ha sido dirigido por el miembro del IIAMA, Fernando Martínez Alzamora y el profesor de la UPV, Antonio Manuel Vidal Maciá.
La investigación parte de la premisa de que la simulación por computador de la circulación del agua por las redes de distribución de agua potable, es hoy en día una herramienta indispensable para mejorar el diseño y la explotación de los abastecimientos. La complejidad creciente de las redes de suministro, y el modelado de todos sus elementos en detalle a través de los Sistemas de Información Geográfica (GIS), exigen desarrollar nuevas herramientas que permitan reducir los tiempos de cálculo.
Versión de EPANET traducida al español
Por este motivo, se han analizado 11 casos de estudio, comparando en cada uno de ellos el tiempo de cálculo del simulador Epanet -aplicación muy eficiente, ampliamente conocida y utilizada para simular el comportamiento hidráulico y de la calidad del agua en redes de distribución de agua- con el obtenido mediante los distintos desarrollos fruto de esta tesis. Además, en aquellos modelos en que se utiliza la computación paralela, se ha realizado también “un estudio de la variación del tiempo de cálculo en función del número de procesadores utilizado”, explica el investigador valenciano.
La complejidad creciente de las redes de suministro exigen desarrollar herramientas nuevas que permitan reducir los tiempos de cálculo
En particular, se han observado cuatro modelos reales de abastecimientos de ciudades de España, entre las cuales se encuentra Valencia. Asimismo, también se ha hecho uso de otros casos de estudio generados de forma automática, con el objeto de poder estudiar “las prestaciones ante redes con determinados tamaños y niveles de complejidad”, indica el profesor de la UPV.
Principales resultados
Los resultados muestran que el método de mallas, hasta hoy olvidad, resulta ser competitivo frente al método más estándar utilizado por Epanet, obteniendo ganancias de velocidad que llegan a ser de hasta un 36% en algunos casos de estudio.
Por otra parte, la utilización de computación paralela, en especial mediante la utilización de sistemas multicore, permite lograr una mejora sustancial de las prestaciones en la simulación hidráulica, con distintos tipos de redes, tanto utilizando el mismo método de Epanet como utilizando el método de mallas.
Por todo ello, el profesor Alvarruiz destaca que, combinando la computación paralela con el método de mallas “se ha conseguido reducir el tiempo de cálculo en los casos de estudio analizados entre un 44% y 59% con respecto al código original de Epanet”.
Los resultados muestran que el método de mallas, resulta ser competitivo frente al método más estándar utilizado por Epanet
La importancia de la simulación en la distribución del agua
La simulación se utiliza tanto en el diseño de nuevos abastecimientos y la ampliación o rehabilitación de los existentes, como en la optimización de las tareas de operación diaria. Más recientemente se está usando para realizar estudios de fiabilidad, sectorización, resiliencia (capacidad para restituir el servicio ante cualquier incidencia) o para garantizar la calidad del agua cuando le llega al abonado.
El nuevo software desarrollado, podrá permitir obtener mejores diseños de redes, controlar mejor el estado de la red o dar mejor respuesta frente a diferentes tipos de contingencias. De hecho, las nuevas tecnologías de las Smart cities, aplicadas a la moderna gestión de los abastecimientos de agua, exigen tener un conocimiento cada vez más detallado de lo que ocurre en las redes hasta que el agua llega al abonado, para controlar la calidad final del agua suministrada, garantizar la fiabilidad del suministro, evaluar riesgos o aplicar técnicas avanzadas de gestión de la demanda en caso de restricciones.