Aplicación del algoritmo multiobjetivo NSGA-II en el diseño óptimo de redes de distribución de agua potable. Caso: ciudad de Huancavelica, Perú

• Tunque-Dueñas, Tony ^[1] ; Ricra-Dueñas, Franzua ^[1] ; Ayala, Iván ^[1] ; Contreras-Lopez, Eliana ^[2] ; Portuguez-Maurtua, Marcelo ^[3]
  1. [1] Universidad Nacional de Huancavelica

     Universidad Nacional de Huancavelica

     Ascension, Perú

     
  2. [2] Universidad Nacional Mayor de San Marcos

     Universidad Nacional Mayor de San Marcos

     Perú

     
  3. [3] Universidad Nacional Agraria La Molina

     Universidad Nacional Agraria La Molina

     Perú

     

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• Localización: Tecnología y Ciencias del Agua, ISSN-e 2007-2422, Vol. 16, Nº. 2 (marzo-abril), 2025, págs. 168-211
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Application of the NSGA-II multi-objective algorithm inthe optimal design of drinking water distribution networks. Case: Huancavelica City, Peru
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    En los últimos tiempos se han desarrollado diversos algoritmos genéticos multiobjetivo y su aplicación en optimización de redes de distribución de agua potable, de los cuales NSGA-II ha mostrado un desempeño más sólido. Esta investigación muestra la aplicación de NSGA-II en el diseño óptimo de redes de distribución de agua potable considerando costo (IC) y confiabilidad hidráulica (IR) como funciones objetivo. La investigación se realizó en respuesta a un problema real relacionado con el suministro de agua en la ciudad de Huancavelica. Mediante la información obtenida a través de la EPS EMAPA Huancavelica S.A., y el lenguaje de programación Python, con el Toolkit de Epanet se valida NSGA-II, aplicándolo al diseño de la red de Hanoi. Una vez validado, se analiza la red de Huancavelica, que cuenta con un IC de 0.31, equivalente a USD 140 099.89 y un IR de 0.25, y se obtiene un diseño óptimo de red que precisa un IC de 0.24 con un valor de USD 117 590.12 y un IR de 0.23, lo cual permite apreciar una diferencia en el IC de USD 22 509.77 y una reducción del IR, que la hace una red mucho más confiable que satisface simultáneamente las restricciones de presión mínima en todos los nudos, además de garantizar condiciones de falla durante su operación. Se determinó que NSGA-II es favorable para el diseño óptimo de redes de agua potable al considerar dos funciones objetivo de costo y confiabilidad hidráulica.

  • English

    In recent times, several multi-objective genetic algorithms and theirapplication in optimization of drinking water distribution networks havebeen developed, of which NSGA-II has shown the strongest performance.This research shows the application of NSGA-II in the optimal design of drinking water distribution networks considering cost (IC) and hydraulicreliability (IR) as objective functions. The research was carried out in response to a real problem related to water supply in the city of Huancavelica. Using the information obtained from EPS EMAPA Huancavelica S.A., and the Python programming language with theEpanet Toolkit, NSGA-II is validated by applying it to the design of theHanoi network. Once validated, the Huancavelica network is analyzed,which has a IC of 0.31 equivalent to USD 140 099.89 and an IR of 0.25,and an optimal network design is obtained, which has a IC of 0.24 with a value of USD 117 590.12 and an IR of 0.23, which allows appreciating a difference in the IC of USD 22 509.77 and a reduction of the IR, whichmakes it a much more reliable network that simultaneously satisfies theminimum pressure restrictions in all the nodes,in addition to guaranteeing a capacity to withstand failure conditions during its operation. It is determined that NSGA-II is favorable for the optimaldesign of drinking water networks considering two objective functions of cost and hydraulic reliability.