Nuevo modelo que simula el comportamiento hidráulico real de las redes de distribución de agua

Pilar Conejos, responsable de Regulación y Control de la red de Agua en Alta en Global Omnium, y profesora asociada de la UPV, ha desarrollado un modelo matemático realista que simula detalladamente el comportamiento hidráulico completo de las redes de distribución de agua, ante cualquier condición de operación y presión de suministro.

Este resultado es una de las principales conclusiones alcanzadas en su tesis doctoral titulada “Desarrollo e implementación de un modelo realista de demandas y fugas dependientes de la presión para redes de distribución de agua urbana” que ha sido dirigida por el responsable del grupo de Redes Hidráulicas y Sistemas a Presión (REDSHIP) del IIAMA-UPV, Fernando Martínez Alzamora.

El proyecto parte de la hipótesis de que los modelos tradicionales de simulación de las redes de abastecimiento de agua a presión, no tienen en cuenta “situaciones anómalas” y suponen que toda la demanda de agua es constante e independiente de la presión. Esta circunstancia representa una limitación, por ejemplo cuando se trata de simular situaciones de emergencia o de gestionar la demanda mediante el control de la presión de suministro.

Por este motivo, la tesis doctoral ha desarrollado modelos de simulación hidráulicos que incorporan las fugas y demandas variables al sistema, con el objetivo de “modelizar el comportamiento de las redes de distribución de agua urbana bajo cualquier anomalía como puede ser la rotura de una tubería o una parada de bombas”. Por ello, para la Dra. Pilar Conejos estas innovaciones convierten al modelo desarrollado “en un sistema más próximo a la realidad que el sistema tradicional de EPANET, sobre todo en situaciones críticas”.

Área de estudio

La investigación basa su estudio en la información obtenida a través del sistema de telelectura implantado en Valencia (primera gran ciudad europea totalmente tele-leída con 450.000 unidades en red fija), y la modelización de las instalaciones interiores de distintos suministros de agua urbana.

Para desarrollar este proyecto, durante un periodo de cuatro meses un sector piloto de la red ha sido sometido a distintas condiciones de presión. Por un lado, se ha monitorizado la demanda de los usuarios gracias al sistema de telelectura implantado en la zona, mientras que por otra parte, se ha controlado los caudales suministrados al sector desde la red arterial, tal y como señala la autora del trabajo.

“La parte experimental de la investigación ha sido llevada a cabo en un sector piloto de la red de Valencia que abastece a un total de 1.600 usuarios, gracias a la telelectura domiciliaria horaria implantada. La zona seleccionada es representativa del resto de la ciudad en cuanto al tipo de usuario y tipología de edificación”.

Esta fuente de datos ha permitido analizar y modelizar la variación real de la demanda, tanto en condiciones de suficiencia como de insuficiencia de la presión. De hecho, se ha obtenido una nueva ley de variación de la demanda con la presión que permite realizar “estudios realistas de fiabilidad y resiliencia de las redes de suministro, adaptable a diferentes tipologías de edificios y cuyo objetivo es garantizar el servicio a los usuarios”, sostiene la investigadora valenciana.

Asimismo, también se ha caracterizado el punto en que los usuarios comienzan a percibir la falta de presión “gracias a las ventajas que aporta la tele-lectura horaria y la monitorización simultánea en tiempo real de las condiciones de suministro”.

Principales resultados

Pilar Conejos indica que el estudio ha determinado que la variación de la demanda con la presión en los suministros de agua urbanos depende fundamentalmente: “del número de alturas de los edificios, del grado de equipamiento de las viviendas, así como de la existencia de grupos de presión y de la altura a partir de la cual éstos son efectivos”.

En este sentido, afirma que incluso en condiciones normales de suministro, “la demanda varía con la presión, consideración no tenida en cuenta por muchos autores”. Por todo ello, resalta la diferencia de su proyecto ya que hasta la fecha han sido “pocos los estudios o experiencias prácticas reales realizadas en redes para analizar o comprobar la variación real de la demanda con la presión”.

Aplicabilidad del modelo

Al simular el comportamiento de la red bajo cualquier circunstancia de operación, el modelo es aplicable en situaciones de emergencia, efectuando simulaciones que no pueden realizarse con un modelo tradicional de demandas fijas. De hecho, se puede efectuar un análisis de contingencias y de vulnerabilidad de un abastecimiento, al permitir evaluar el impacto sobre los usuarios de una situación de emergencia derivada, por ejemplo, de una avería.

Asimismo, también es útil para analizar el impacto que tiene la rotura de una tubería de transporte o la repercusión de una política de gestión de la presión tanto sobre el nivel de fugas como sobre la demanda. En este sentido, el sistema serviría para gestionar la demanda en un plan de sequía, cuantificando el ahorro esperado de agua.

Aunque el modelo se ha testado sobre una zona piloto de Valencia, por la generalidad de su planteamiento sería fácilmente trasladable a cualquier otro abastecimiento, con solo identificar la tipología de las viviendas y su nivel de equipamiento