Digitalización de redes de distribución de agua, implementando imágenes satelitales, drones y sistemas de información geográfica
Digitization of water distribution networks, implementing satellite images, drones and Geographic information systems
Barra lateral del artículo
PDF
FLIP
Contenido principal del artículo
El uso de nuevas tecnologías informáticas para la construcción de modelos hidráulicos de Redes de Distribución de Agua Potable (RDAPs) ha mejorado significativamente la forma y precisión de la adquisición de datos necesarios para su elaboración, digitalización y diseño hidráulico. Esta investigación tiene como finalidad mostrar la implementación de los Sistemas de Información Geográfica (SIG), en conjunto con imágenes satelitales y drones (vehículos aéreos no tripulados) para la digitalización de modelos hidráulicos de redes de distribución. En la ciudad de Pamplona, Colombia, se analizaron dos casos de estudio. Se obtuvieron datos topográficos y espaciales iniciales de la red utilizando modelos digitales de elevación generados a partir de imágenes satelitales y fotogrametría con drones. Así mismo, se aplicó una metodología mediante el software QGIS y los complementos “QWater” y “QGISRed” para el trazado de la red, el cálculo de las alturas topográficas, la distribución de las áreas aferentes y la asignación de la demanda base. Finalmente, se obtuvo la simulación hidráulica y la optimización de las RDAPs. Este trabajo muestra la aplicación de una metodología para crear y simular modelos hidráulicos con gran precisión y facilidad, con resultados confiables y empleando las herramientas que ofrecen los softwares libres de los SIG. Estos casos de estudio pueden servir de guía a empresas de servicio y gestión del agua en el proceso de digitalización de sus RDAPs.
Descargas
Detalles del artículo
Naciones Unidas, “Informe de los Objetivos de Desarrollo Sostenible,” 2022. Accessed: Mar. 21, 2023. [Online]. Available: https://unstats.un.org/sdgs/report/2022/The-Sustainable-Development-Goals-Report-2022_Spanish.pdf
C. A. B. Granados, J. D. R. Valencia, and D. I. S. Tapiero, “Monitorización y análisis de flujo en sistemas de alcantarillado sanitario en Cúcuta, Colombia,” Respuestas, vol. 26, no. 2, pp. 6–13, May 2021, doi: 10.22463/0122820X.3207.
I. Arias et al., “Smart Data Analysis for Smart Water Networks,” Congreso de Métodos Numéricos en Ingeniería (CMN 2017). Actas, pp. 1665–1677, Jul. 2017.
K. Padilla-García, G. Pimienta-Rodríguez, and I. D. Mercado-Martínez, “Evaluación de la mezcla de un coagulante químico-natural en el proceso de clarificación de una ciénaga,” Revista UIS Ingenierías, vol. 19, no. 3, pp. 49–60, May 2020, doi: 10.18273/REVUIN.V19N3-2020005.
Y. C. Castrillón-Jaimes, C. H. Acevedo-Peñaloza, and J. P. Rojas-Suárez, “Evaluación del sistema de tratamiento de agua potable (STAP) en la urbanización San Fernando - Los Patios, Colombia. Eficiencia y calidad,” Revista UIS Ingenierías, vol. 19, no. 4, pp. 149–156, Aug. 2020, doi: 10.18273/REVUIN.V19N4-2020013.
S. Piazza, M. Sambito, and G. Freni, “A Novel EPANET Integration for the Diffusive–Dispersive Transport of Contaminants,” Water 2022, Vol. 14, Page 2707, vol. 14, no. 17, p. 2707, Aug. 2022, doi: 10.3390/W14172707.
C. Bonilla, B. Brentan, I. Montalvo, and J. Izquierdo, “Digitalization in small water companies: The Case of Pamplona, Colombia,” in 2nd Int. Joint Conf. on Water Distribution Systems Analysis & Computing and Control in the Water Industry, Universitat Politècnica de València, Ed., Valencia, Spain: Universitat Politècnica de València, Jul. 2022, pp. 1–15. doi: https://doi.org/10.4995/WDSA-CCWI2022.2022.14722.
H. J. Bartolin Ayala, “Confección de modelos de redes de distribución de agua desde un Sig y desarrollo de herramientas de apoyo a la toma de decisiones.,” 2013, Accessed: Mar. 01, 2023. [Online]. Available: https://dialnet.unirioja.es/servlet/tesis?codigo=84615&info=resumen&idioma=SPA
C. Nauges and D. Whittington, “Estimation of Water Demand in Developing Countries: An Overview,” World Bank Res Obs, vol. 25, no. 2, pp. 263–294, Aug. 2010, doi: 10.1093/WBRO/LKP016.
R. Martinez-Espiñeira, “Residential water demand in the Northwest of Spain,” Environ Resour Econ (Dordr), vol. 21, no. 2, pp. 161–187, 2002, doi: 10.1023/A:1014547616408/METRICS.
M. J. Ares-Milián, M. Quiñones-Grueiro, C. Verde, and O. Llanes-Santiago, “A Leak Zone Location Approach in Water Distribution Networks Combining Data-Driven and Model-Based Methods,” Water 2021, Vol. 13, Page 2924, vol. 13, no. 20, p. 2924, Oct. 2021, doi: 10.3390/W13202924.
K. Qian, J. Jiang, Y. Ding, and S. Yang, “Deep Learning Based Anomaly Detection in Water Distribution Systems,” 2020 IEEE International Conference on Networking, Sensing and Control, ICNSC 2020, Oct. 2020, doi: 10.1109/ICNSC48988.2020.9238099.
X. K. Bui, M. S. Marlim, and D. Kang, “Water Network Partitioning into District Metered Areas: A State-Of-The-Art Review,” Water 2020, Vol. 12, Page 1002, vol. 12, no. 4, p. 1002, Apr. 2020, doi: 10.3390/W12041002.
J. Francés-Chust, B. M. Brentan, S. Carpitella, J. Izquierdo, and I. Montalvo, “Optimal placement of pressure sensors using fuzzy DEMATEL-based sensor influence,” Water (Basel), vol. 12, no. 2, pp. 1–18, Feb. 2020, doi: 10.3390/W12020493.
J. H. Gutiérrez-Bahamondes, D. Mora-Meliá, P. L. Iglesias-Rey, F. J. Martínez-Solano, and Y. Salgueiro, “Pumping Station Design in Water Distribution Networks Considering the Optimal Flow Distribution between Sources and Capital and Operating Costs,” Water 2021, Vol. 13, Page 3098, vol. 13, no. 21, p. 3098, Nov. 2021, doi: 10.3390/W13213098.
E. Creaco, A. Campisano, N. Fontana, G. Marini, P. R. Page, and T. Walski, “Real time control of water distribution networks: A state-of-the-art review,” Water Res, vol. 161, pp. 517–530, Sep. 2019, doi: 10.1016/J.WATRES.2019.06.025.
D. Savić, “Digital Water Developments and Lessons Learned from Automation in the Car and Aircraft Industries,” Engineering, vol. 9, pp. 35–41, Feb. 2022, doi: 10.1016/J.ENG.2021.05.013.
C. A. Bonilla, A. Zanfei, B. Brentan, I. Montalvo, and J. Izquierdo, “A Digital Twin of a Water Distribution System by Using Graph Convolutional Networks for Pump Speed‐Based State Estimation,” Water (Switzerland), vol. 14, no. 4, 2022, doi: 10.3390/w14040514.
S. Pham Vu Hong and V. Nguyen Thanh, “Application of artificial intelligence algorithm to optimize the design of water distribution system,” International Journal of Construction Management, 2022, doi: 10.1080/15623599.2022.2101593.
I. Figueiredo, P. Esteves, and P. Cabrita, “Water wise – a digital water solution for smart cities and water management entities,” Procedia Comput Sci, vol. 181, pp. 897–904, Jan. 2021, doi: 10.1016/J.PROCS.2021.01.245.
J. Helmbrecht, “Transformación digital de redes inteligentes: retos y riesgos,” Tecnoaqua, ISSN 2340-2091, No. 32, 2018, págs. 84-86, no. 32, pp. 84–86, 2018.
A. Urquiza and M. Billi, “Seguridad hídrica y energética en América Latina y el Caribe Definición y aproximación territorial para el análisis de brechas y riesgos de la población”.
J. F. Feliciano, A. M. Arsénio, J. Cassidy, A. R. Santos, and A. Ganhão, “Knowledge Management and Operational Capacity in Water Utilities, a Balance between Human Resources and Digital Maturity—The Case of AGS,” Water 2021, Vol. 13, Page 3159, vol. 13, no. 22, p. 3159, Nov. 2021, doi: 10.3390/W13223159.
T. Ercan and M. Kutay, “Smart utilities,” Solving Urban Infrastructure Problems Using Smart City Technologies: Handbook on Planning, Design, Development, and Regulation, pp. 293–328, Jan. 2021, doi: 10.1016/B978-0-12-816816-5.00014-0.
J. R. Hechavarría-Hernández, A. Cordovés-García, and M. García-Pérez, “Sistema para el cálculo de redes de acueducto,” Respuestas, vol. 6, no. 1, pp. 3–11, Jun. 2001, doi: 10.22463/0122820X.604.
L. D. Arango-Arteaga, J. C. Saldarriaga-Molina, and M. A. Correa-Ochoa, “Gestión del agua residual no doméstica (ARnD) empleando sistema de información geográfica en la definición de distritos sanitarios,” Revista UIS Ingenierías, vol. 20, no. 3, pp. 121–134, Jun. 2021, doi: 10.18273/REVUIN.V20N3-2021008.
S. Y. Velazco-Flórez and L. Joyanes-Aguilar, “Herramienta GIS y servicios web en la geolocalización como instrumento en la adecuada gestión del territorio: Geoportal IDE Chinácota,” Respuestas, vol. 18, no. 1, pp. 50–67, Jan. 2013, doi: 10.22463/0122820X.401.
I. A. Nájera, R. Para, O. El, and T. De, “Metodología para generación de ortofotos y modelos digitales de elevación de alta resolución a través de imágenes obtenidas con drones no-fotogramétricos,” Universidad Autónoma de Guerrero, Chilpancingo, 2022. Accessed: Mar. 24, 2023. [Online]. Available: http://ri.uagro.mx/handle/uagro/2498
León Fernández Leidy Tatiana and Garavito Rincón Laura Natalia, “Procesamiento de imágenes satelitales,” L’esprit Ingénieux, vol. 11, no. 1, pp. 33–49, Sep. 2021, Accessed: Mar. 24, 2023. [Online]. Available: http://revistas.ustatunja.edu.co/index.php/lingenieux/article/view/2332/1972
O. T. Vegas Niño, “Comparativa de Plugins de QGIS para elaborar y simular modelos de redes hidráulicas con Epanet,” in Jornadas de SIG Libre 2021, Girona, España: Universitat de Girona. Servei de Sistemes d’Informació Geogràfica i Teledetecció, Mar. 2021, pp. 1–21. Accessed: Mar. 02, 2023. [Online]. Available: http://diobma.udg.edu:8080/handle/10256.1/6226
Almerio Jorge, “QWater — QGIS Python Plugins Repository,” Hydraulic design and analysis of water supply networks. Accessed: Mar. 24, 2023. [Online]. Available: https://plugins.qgis.org/plugins/QWater/
Project Leader: REDHISP Group (IIAMA- UPV). Developer: WaterPi, “QGISRed — QGIS Python Plugins Repository,” Free professional software to build and analyze advanced water distribution network models and Digital Twins. Accessed: Mar. 24, 2023. [Online]. Available: https://plugins.qgis.org/plugins/QGISRed/
L. A. Rossman, H. Woo, M. Tryby, F. Shang, and R. Janke, Manual del usuario de EPANET 2.2. EPA, US Environmental Protection Agency, 2002.
Departamento Administrativo Nacional de Estadística-DANE and Instituto Geográfico Agustín Codazzi - IGAC, “Aspectos prácticos de la adopción del marco geocéntrico nacional de referencia MAGNA-SIRGAS como datum oficial de Colombia,” Bogotá, Colombia, Oct. 2004. Accessed: Mar. 24, 2023. [Online]. Available: https://www.igac.gov.co/sites/igac.gov.co/files/aspectos_practicos.pdf
C. y T. R. de C. Ministerio de Vivienda, “Reglamento Técnico para el Sector Agua Potable y Saneamiento Básico – RAS, Resolución 0330 - 2017,” Bogotá, Colombia, Jun. 2017. Accessed: Mar. 24, 2023. [Online]. Available: https://minvivienda.gov.co/normativa/resolucion-0330-2017-0
Martínez Alzamora Fernando and Lerma Néstor, Plugin de QGIS para la confección y análisis de modelos de redes de distribución de agua y gemelos digitales, Manual de usuario, Primera., vol. 1. Valencia, España: Instituto de Ingeniería del Agua y Medio Ambiente, 2022. Accessed: Mar. 24, 2023. [Online]. Available: https://qgisred.upv.es/utilizacion/#manualusuario
