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Volume 40, Nº 2 - dezembro 2019

 

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Revista Recursos Hídricos

DOI:10.5894/rh40n2-cti3
Este artigo é parte integrante da Revista Recursos Hídricos, Vol. 40, Nº 2, 27-38, dezembro de 2019.

Dimensión fractal e identificación de potenciales sectores de servicio en redes de distribución de agua potable utilizando criterios hidráulicos

Fractal Dimension Assessment and Identification of Potential District-Metered Areas in Water Distribution Networks Using Hydraulic Criteria

Kevin Vargas1 , Camilo Salcedo2 y Juan Saldarriaga@, 3


@ Autor Correspondiente: [email protected] 1 Investigador, Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados (CIACUA), Universidad de Los Andes, Colombia, Carrera 1 Este N° 19A - 40, Bogotá
2 Profesor Instructor, Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental, Universidad de Los Andes, Colombia, Carrera 1 Este N° 19A - 40, Bogotá
3 Profesor Titular, Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental, Universidad de Los Andes, Colombia, Carrera 1 Este N° 19A - 40, Bogotá


RESUMEN

El algoritmo de Box Covering, utilizado para el cálculo de la dimensión fractal en Redes de Distribución de Agua Potable (RDAPs), fue propuesto como una alternativa para identificar posibles sectores hidráulicos en RDAPs. La calidad de posible sectorización de las redes se midió mediante el Índice de Modularidad (Q). A través del uso de variables hidráulicas, como la Línea de Gradiente Hidráulico (LGH), se establecieron unos criterios (sumQ y LGH*sumQ) para el cálculo de los pesos de las uniones (nudos, embalses, tanques, entre otros) en dicho método, se realizaron pruebas para identificar sectores potenciales en las redes de Cazucá (sector de Bogotá, Colombia) Exnet y Santa Marta, Colombia. La identificación de sectores obtenida con el algoritmo de Box Covering fue comparada con la identificación de sectores obtenida mediante el algoritmo de Community Detection, así como con algunos resultados de la Battle of Water Networks District-Metered Areas 2016 (BWNDMA). De esta manera, fue posible concluir que la metodología propuesta es una alternativa viable para identificar posibles sectores hidráulicos en RDAPs de distintos tamaños y complejidades.

Palabras clave: dimensión fractal; sectorización; criterios hidráulicos.

ABSTRACT

Box-Covering Algorithm, used for the assessment of Fractal Dimension in Water Distribution Systems (WDS), was proposed as an alternative for the identification of potential District Metered Areas (DMAs) within WDS. The performance of the potential identified DMAs was measured through the Modularity Index (Q). Moreover, based in the hydraulic behavior of the system including the Hydraulic Grade Line (HGL), some indexes (SumQ and HGL*sumQ) were proposed. Hence, these hydraulic-based criteria were used for the assessment of the weight at the junctions of the system in the aforementioned algorithm. Afterwards, several tests were developed for the potential identification of DMAs in 3 different networks: Cazucá (a DMA in Bogota, Colombia), Exnet and Santa Marta, Colombia. The identification of DMAs obtained using Box Covering Algorithm was compared with the results obtained through Community Detection Algorithm, as well as some results from Battle of Water Networks District-Metered Areas (BWNDMA) 2016. Hence, it was possible to conclude that the proposed methodology is a feasible alternative for the potential identification of DMA in WDS of different sizes and complexities.

Keywords: Fractal Dimension; DMA identification; Hydraulic Criteria; Box Covering Algorithm; Community Detection Algorithm.