Diseño óptimo de un sistema de distribución de agua (SDA) aplicando el algoritmo Simulated Annealing (SA)

Resumen

En este artículo se presenta la aplicación del algoritmo Simulated Annealing (SA) en el diseño óptimo de un sistema de distribución de agua (SDA). El SA es un algoritmo metaheurístico de búsqueda, basado en una analogía entre el proceso de recocido en metales (proceso controlado de enfriamiento de un cuerpo) y la solución de problemas de optimización combinatorios. El algoritmo SA, junto con diversos modelos matemáticos, ha sido utilizado exitosamente en el óptimo diseño de SDA. Como caso de estudio se utilizó el SDA a escala real de la comunidad de Marsella, en San Carlos, Costa Rica. El algoritmo SA fue implementado mediante el conocido modelo EPANET, a través de la extensión WaterNetGen. Se compararon tres diferentes variaciones automatizadas del algoritmo SA con el diseño manual del SDA Marsella llevado a cabo a prueba y error, utilizando únicamente costos unitarios de tuberías. Los resultados muestran que los tres esquemas automatizados del SA arrojaron costos unitarios por debajo del 0.49 como fracción, respecto al costo original del esquema de diseño ejecutado a prueba y error. Esto demuestra que el algoritmo SA es capaz de optimizar problemas combinatorios ligados al diseño de mínimo costo de los sistemas de distribución de agua a escala real.