12 | P á g i n a
Diseño de redes de distribución de abastecimiento de agua
utilizando métodos racionales complejos e inteligencia artificial en
Callqui Grande-Huancavelica
Design of water supply distribution networks using complex rational methods and artificial intelligence in
Callqui Grande-Huancavelica
• Hugo Salas1 • Heydi Quispe2 • Jhoans Soto3 • Victor Jurado4
1Universidad Nacional de Huancavelica, Huancavelica, Perú.
Correo electrónico: hugo.salas@unh.edu.pe
Orcid: https://orcid.org/0000-0003-1708-4688
2Universidad Nacional de Huancavelica, Huancavelica
Correo electrónico: heydi.quispe@unh.edu.pe
Orcid: https://orcid.org/0000-0002-3781-6236
3Universidad Nacional de Huancavelica, Huancavelica, Perú.
4Universidad Nacional de Huancavelica, Huancavelica, Perú.
Recibido: 01 Setiembre del 2022 / Revisado: 03 Octubre del 2022 / Aprobado: 01 Diciembre del 2022 / Publicado: 06 Enero del 2023
RESUMEN
El presente proyecto de investigación está enfocado en uno de los problemas de la hidráulica, específicamente el
diseño de redes de distribución en sistemas de abastecimiento de agua potable, su importancia radica en la
necesidad de una población agrupada de contar con el recurso hídrico para consumo humano. Además, en nuestro
país existe una gran población que no tiene acceso y suministro adecuado al agua de calidad originándose una
brecha considerable, por lo que vemos de suma importancia el estudio de las metodologías de cálculo para el
diseño de redes de distribución como parte del sistema de abastecimiento, para obtener un esquema hidráulico
optimo y funcional en las prestaciones del servicio de agua. Además, se viene impulsando al desarrollo de nuevos
métodos de cálculo para el diseño de redes de distribución de agua, en tal sentido consideramos para la presente
investigación analizar el uso de los algoritmos genéticos que es una técnica de la inteligencia artificial, como
alternativa para el diseño de redes de distribución de agua. Esta técnica de inteligencias artificial junto a
otras, viene ganando importancia como alternativa para el diseño, con un objetivo tradicional como es la precisión
del cálculo y optimización, obteniéndose resultados alentadores además de las bondades que ofrece ya que no es
necesario suponer o asumir valores iterativos, influyendo considerablemente en el tiempo que se tiene que invertir
para obtener un diseño óptimo.
Palabras clave: Diseño; Influencia; Abastecimiento de agua.
ABSTRACT
This research project is focused on one of the problems of hydraulics, specifically the design of distribution
networks in drinking water supply systems, its importance lies in the need for a grouped population to have water
resources for human consumption. In addition, in our country there is a large population that does not have access
and adequate supply of quality water, creating a considerable gap, for which we see the study of calculation
methodologies for the design of distribution networks as part of the study of great importance. supply system, to
obtain an optimal and functional hydraulic scheme in the provision of water service. In addition, the development
of new calculation methods for the design of water distribution networks is being promoted, in this sense we
consider for the present investigation to analyze the use of genetic algorithms, which is an artificial intelligence
technique, as an alternative for the design of water distribution networks. This artificial intelligence technique,
along with others, has been gaining importance as an alternative for design, with a traditional objective such as
calculation precision and optimization, obtaining encouraging results in addition to the benefits it offers since it is
not necessary to assume or assume iterative values. considerably influencing the time that has to be invested to
obtain an optimal design.
Revista Científica Ciencias Ingenieriles (2023)
Vol. 3, Núm. 1, pp. 12 - 26
ARTÍCULO ORIGINAL
https://doi.org/10.54943/ricci.v3i1.221
ISSN: 2961-2357(En línea)
ISSN: 2961-2446(Impreso)
13 | P á g i n a
Keywords: Design; Influence; Water supply.
1. INTRODUCCIÓN
La disponibilidad del agua potable es un problema
actual y complejo en el que interviene una serie de
factores, por ende, esto se puede ver en la localidad
de Callqui Grande – Huancavelica donde la
población no cuenta con un buen servicio de agua
potable que a su vez engloban la línea de
conducción, reservorio, líneas de aducción, entre
otros. hecho que se refleja en que las viviendas
tienen pocas horas de dotación del servicio.
El sistema de abastecimiento de agua según
Rodríguez, (2001, pp.21, 22); Es un conjunto de
diversas obras que tienen por objeto suministrar
agua a una población en cantidad suficiente,
calidad adecuada, presión necesaria y en forma
continua el líquido elemento.
Los métodos más utilizados en el análisis y diseño,
obedece a dos hechos importantes. En primer
lugar, los métodos más modernos están basados en
los más antiguos, los cuales en términos
matemáticos son más sencillos, pero requieren un
mayor número de iteraciones para llegar a un
resultado final. En segundo lugar, en el mercado
existen programas comerciales basados en
diferentes métodos de análisis. Por consiguiente, es
importante que los ingenieros encargados del
diseño, construcción y operación de redes de
acueductos conozcan la base matemática de los
programas a su alcance. En orden cronológico se
presentarán los siguientes métodos de análisis y
diseño de redes cerradas.
• Método de Hardy-Cross con corrección de
caudales en los circuitos
• Método de Hardy-Cross con corrección de
cabezas en los nodos
• Método de Newton-Raphson
• Método de la teoría lineal
• Método del gradiente hidráulico
• Métodos de inteligencia artificial
El método de Hardy Cross se utilizará para resolver
las ecuaciones de cabezas, utilizando para el
cálculo de la perdida por fricción la ecuación de
Darcy-Weisbach.
El método de algoritmo genético su objetivo
principal es evolucionar a partir de una población
de soluciones para un determinado problema,
intentando producir nuevas generaciones de
soluciones que sean mejores que la anterior. Estos
algoritmos operan en un ciclo simple: creación de
la población inicial, selección y reproducción. Este
último implica una recombinación y mutación del
material genético de las soluciones.
El método del gradiente conocido también como
método de la red simultanea es ideal para el
análisis, diseño y cálculo de redes de distribución
de agua potable, considera que al tenerse un flujo
permanente se garantiza que se cumpla la ecuación
de conservación de la masa en cada uno de los
nodos de la red y la ecuación de conservación de la
energía en cada uno de los circuitos de ésta.
Villacís, (2014), en su trabajo de investigación:
“Análisis comparativo técnico y económico de
métodos de cálculo y diseño de redes de agua
potable”, en la Universidad Central del Ecuador,
Ecuador. Manifiesta: El Método de la Gradiente
Hidráulica, es un método de fácil aplicación, pero
su uso resulta mucho más efectivo en redes de agua
potable con una sola malla, puesto que permite
reemplazar varias líneas de agua potable por una
sola con diferentes diámetros. El Método de la
Gradiente Hidráulica tiene desventaja porque no
permite la afinación de los caudales de flujo en las
tuberías.
Shanel, (2017), realizo la investigación titulada:
“Propuesta de optimización del servicio de la red
de distribución de agua potable - RDAP- del
Municipio de Madrid, Cundinamarca”, en la
Universidad Católica de Colombia, Colombia.
Manifiesta: En el desarrollo del modelo de
simulación digital de la red calibrada se tuvieron
que tomar decisiones ya que no se conoce a
cabalidad la red, este fue un proceso arduo por la
falta de información como: caudales diarios,
accesorios en la red y otros factores que afectan la
calibración del modelo, para esto es importante
contar con datos más precisos de la red para así
mejorar el modelo y que este sea cada vez más
parecido a la realidad.
Anchapuri, (2018), realizó la investigación:
“Determinación del diámetro optimo en redes de
distribución de agua potable por el método Hardy
Cross en el Centro Poblado de Lampa Putuma
Pomata-Chucuito-Puno”, en la Universidad
Nacional del Altiplano. manifiesta: Se determinó
el costo óptimo en el sistema de agua potable en el
Centro Poblado de Lampa Putuma. Con un costo
de financiamiento mínimo del proyecto según la
comparación del presupuesto y análisis de precios
unitarios por metro lineal con diferentes diámetros
óptimos modelados con el software waterCAD con
un costo óptimo de S/. 77,869.93 que corresponde
al análisis de precios unitarios que cumple con la
eficiencia hidráulica y a la vez es mínimo el costo
de financiamiento para este proyecto. Por lo que se
considera también que el costo de acuerdo a
cotización y más comerciable, recomendable en
14 | P á g i n a
marcas es Plastisur con un precio de 149.50 el cual
expresa un mayor beneficio económico.
El objetivo es determinar la influencia de usar el
método de Hardy Cross, método de gradiente
hidráulico y el método de algoritmo genético en el
diseño de redes de distribución en sistemas de
abastecimiento de agua en la localidad de Callqui
Grande -Huancavelica. Por todo ello se pretende
contribuir con la presente investigación en el
análisis del diseño de redes de distribución usando
metodologías aceptadas y validadas, así como
evaluar la aplicabilidad de las mismas y el uso de
recursos para obtener un resultado óptimo y
aceptable
2. MATERIALES Y MÉTODOS
El tipo de investigación de acuerdo al fin que
persigue es de tipo APLICADA; debido a que es
considerada como “la investigación que resuelve
una problemática de manera rápida”. (Salinas,
2007)
El nivel de investigación será el EXPLICATIVO;
según Hernández, Fernández y Baptista (2010), las
investigaciones explicativas son más estructuradas
que los estudios con los demás alcances y, de
hecho, implican los propósitos de estos
(exploración, descripción y correlación o
asociación).
2.1. TECNICAS E INSTRUMENTOS PARA
INVESTIGACION
Para el proyecto de investigación las principales
técnicas utilizadas fueron: Fichaje, Observación,
Medición.
Los instrumentos utilizados en estas técnicas
fueron: Instrumentos Para El Estudio De La
Población, Instrumentos Topográficos (Estación
Total, Wincha, Prisma, Estacas). Instrumentos
Para El Aforo De Caudal. (Recipiente,
Cronometro)
2.2. INSTRUMENTOS PARA EL TRABAJO
EN GABINETE.
Para ello se valió de software tales como: Python,
AutoCAD Civil 3D, WaterGEMS.
2.3. TÉCNICAS Y PROCESAMIENTO DE
ANÁLISIS DE DATOS
Realizada la recolección de la información de
campo, es necesario analizarlos y ordenarlos de
manera que podamos utilizar eficientemente para
su procesamiento sistemático, según los
requerimientos de cada metodología de cálculo a
usar en el diseño de la red de distribución; para ello
seguiremos los siguientes pasos:
ORDENAMIENTO DE DATOS: Ordenar la
información en tablas de manera que se pueda
trabajar ordenada y sistemáticamente, para ello se
utilizó la hoja de cálculo de Excel.
CALCULO E IDENTIFICACIÓN DE
PARÁMETROS GENERALES: Realizar cálculos
previos y determinar condiciones que serán datos
generales, independientes a la metodología de
cálculo para el diseño.
DISEÑO DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN POR
LAS 3 METODOLOGÍAS PLANTEADAS: Para
realizar el procesamiento de datos con métodos
racionales e inteligencia artificial con los datos
obtenidos de la localidad de Callqui Grande y
valores asumidos según condición de diseño;
usaremos herramientas de apoyo como son el uso
de software WaterGEMS y lenguaje de
programación interpretado Python.
3. RESULTADOS
3.1. ANÁLISIS DE LA RED DE
DISTRIBUCIÓN POR EL METODO DE
HARDY CROSS: Para el análisis de la red de
distribución objeto de estudio del presente
proyecto, en esta parte veremos el uso del método
de Hardy Cross con corrección de cabezas, para
ello usaremos varias herramientas de cálculo como
son la hoja de cálculo Excel, Software de
programación interpretado Python, software de
dibujo Civil 3D. Del esquema podemos disponer la
distribución en tablas, para con ello iniciar los
cálculos necesarios, en tal sentido se muestra las
siguientes tablas.
15 | P á g i n a
Diámetros finales:
Tabla 1
Diámetro de cada tubería
TUBERIA
Ni
Nf
1
1
2
2
20
19
3
18
19
4
26
20
5
20
9
6
31
9
7
9
8
8
7
8
9
17
18
10
26
18
11
25
26
12
26
31
13
30
31
14
31
7
15
6
7
16
30
6
17
5
6
18
30
25
19
29
30
20
16
17
21
25
17
22
24
25
23
15
16
24
24
16
25
23
24
26
29
24
27
28
29
28
29
5
29
4
5
30
13
12
31
13
14
32
14
15
33
23
15
34
22
23
35
28
23
36
22
27
37
27
28
38
4
28
39
3
4
40
2
3
41
3
27
42
22
14
43
21
22
44
21
11
45
21
13
46
2
21
47
2
10
48
10
11
49
11
12
16 | P á g i n a
Presiones finales:
Tabla 2
Presiones en los nodos
NODO
PRESIÓN
(m)
1
0.00
2
15.24
3
12.04
4
10.00
5
10.00
6
11.52
7
13.53
8
14.51
9
25.48
10
19.20
11
31.85
12
36.07
13
35.83
14
36.38
15
35.69
16
35.56
17
34.56
18
34.50
19
33.90
20
32.52
21
31.20
22
29.46
23
28.02
24
27.47
25
28.54
26
30.33
27
19.87
28
19.76
29
21.65
30
21.61
31
21.55
17 | P á g i n a
Velocidades finales:
Tabla 3
Velocidades en cada tubería.
TUBERIA
Ni
Nj
VELOCIDAD (m/s)
1
1
2
0.528
2
20
19
0.074
3
18
19
0.047
4
26
20
0.047
5
20
9
0.071
6
31
9
0.075
7
9
8
0.07
8
7
8
0.137
9
17
18
0.091
10
26
18
0.018
11
25
26
0.088
12
26
31
0.018
13
30
31
0.071
14
31
7
0.097
15
6
7
0.024
16
30
6
0.133
17
5
6
0.124
18
30
25
0.044
19
29
30
0.172
20
16
17
0.124
21
25
17
0.043
22
24
25
0.155
23
15
16
0.218
24
24
16
0.03
25
23
24
0.222
26
29
24
0.05
27
28
29
0.215
28
29
5
0.17
29
4
5
0.357
30
13
12
0.142
31
13
14
0.193
32
14
15
0.234
33
23
15
0.061
34
22
23
0.229
35
28
23
0.055
36
22
27
0.02
37
27
28
0.219
38
4
28
0.166
39
3
4
0.46
40
2
3
0.399
41
3
27
0.307
42
22
14
0.031
43
21
22
0.336
44
21
11
0.106
45
21
13
0.201
46
2
21
0.246
47
2
10
0.184
48
10
11
0.138
49
11
12
0.203
18 | P á g i n a
Caudales finales:
Tabla 4
Caudales en cada tubería
TUBERIA
Ni
Nj
CAUDAL (lps)
1
1
2
1.906
2
20
19
0.051
3
18
19
0.054
4
26
20
0.032
5
20
9
0.082
6
31
9
0.051
7
9
8
-0.081
8
7
8
0.093
9
17
18
0.062
10
26
18
0.021
11
25
26
0.059
12
26
31
0.02
13
30
31
0.083
14
31
7
-0.066
15
6
7
0.028
16
30
6
-0.09
17
5
6
0.144
18
30
25
-0.03
19
29
30
0.117
20
16
17
0.084
21
25
17
0.05
22
24
25
0.179
23
15
16
0.148
24
24
16
-0.021
5
23
24
0.151
26
29
24
0.057
27
28
29
0.146
28
29
5
-0.197
29
4
5
0.529
30
13
12
-0.165
31
13
14
0.224
32
14
15
0.159
33
23
15
0.042
34
22
23
0.155
35
28
23
0.064
36
22
27
0.013
37
27
28
0.149
38
4
28
0.112
39
3
4
0.68
40
2
3
0.962
41
3
27
0.208
42
22
14
0.036
43
21
22
0.228
44
21
11
0.123
45
21
13
0.136
46
2
21
0.594
47
2
10
0.214
48
10
11
0.16
49
11
12
0.235
19 | P á g i n a
3.2. ANÁLISIS DE LA RED DE
DISTRIBUCIÓN POR EL MÉTODO DE
GRADIENTE HIDRAULICO
Para el análisis de la red de distribución objeto de
estudio del presente proyecto, en esta parte
veremos el uso del método de Gradiente
Hidráulico, para ello usaremos varias herramientas
de cálculo como son la hoja de cálculo Excel,
Software de programación interpretado Python,
software de dibujo Civil 3D.
Podemos apreciar gráficamente, los resultados de
presión y velocidad, según los rangos mínimos y
máximos de la normativa vigente.
Figura 1
Presión en cada nodo (método de Gradiente Hidráulico)
Pmin= 10m
Pmax= 50m
Figura 2
Velocidad en cada tubería (método de Gradiente Hidráulico)
Vmin= 0.3 m/s
Vmax= 3 m/s
4. DISCUSIÓN
MÉTODO DE HARDY CROSS
Para diseño de la red de distribución de la localidad
de Callqui Grande utilizando Hardy Cross, se tomó
como base de análisis los datos recolectados en
campo tales como la topografía, aforo del caudal
en requerimientos en el proceso de cálculo. Del
proceso de cálculo se observó dos etapas a
considerar, una de ellas como el diámetro y la
presión en cada nodo, todo esto para completar los
datos requeridos para el cálculo con la metodología
de Hardy Cross. Al finalizar el cálculo se obtuvo
resultados de diámetro y presión que cumplen
relativamente los requerimientos de la normativa
RNE 0.S050, el mismo que nos indica cuando un
diseño de red de distribución de agua es aceptable.
20 | P á g i n a
Tabla 5
Resultados del cálculo Hardy Cross
TUBERIA
L(m)
D(mm)
COSTO
TOTAL
1
100.00
67.8
105.90
10590.00
2
18.00
29.4
24.50
441.00
3
57.00
38.4
36.90
2103.30
4
51.00
29.4
24.50
1249.50
5
52.00
38.4
36.90
1918,80
6
49.00
29.4
24.50
1200.50
7
50.00
38.4
36.90
1845.00
8
48.00
29.4
24.50
1176.00
9
52.00
29.4
24.50
1274.00
10
47.00
38.4
36.90
1734.30
11
48.00
29.4
24,50
1176.00
12
52.00
38.4
36.90
1918.80
13
48.00
38.4
36.90
1771.20
14
49.00
29.4
24.50
1200.50
15
48.00
38.4
36.90
1771.20
16
50.00
29.4
24.50
1225.00
17
51.00
38.4
36.90
1881.90
18
53.00
29.4
24.50
1298.50
19
50.00
29.4
24.50
1225.00
20
50.00
29.4
24.50
1225.00
21
66.00
38.4
36.90
2435.40
22
50.00
38.4
36.90
1845.00
23
50.00
29.4
24.50
1176.00
24
48.00
29.4
24.50
1715.00
25
70.00
29.4
24.50
1200.50
26
49.00
38.4
36.90
1918.80
27
52.00
29.4
24.50
1176.00
28
50.00
38.4
36.90
1918.80
29
49.00
43.3
55.90
2739.10
30
52.00
38.4
36.90
1918.80
31
48.00
38.4
36.90
1771.20
32
48.00
29.4
24.50
1176.00
33
74.00
29.4
24.50
1813.00
34
48.00
29.4
24.50
1176.00
35
52.00
38.4
36.90
1918.80
36
50.00
29.4
24.50
1225.00
37
48.00
29.4
24.50
1176.00
38
51.00
29.4
24.50
1249.50
39
79.00
43.4
55.90
2683.20
40
48.00
55.4
89.90
4315.20
41
51.00
29.4
24.50
1249.50
42
79.00
38.4
36.90
2915.10
43
48.00
29.4
24.50
1176.00
44
53.00
38.4
36.90
1955.70
45
84.00
29.4
24.50
2058.00
46
102.00
55.4
89.90
9169.80
47
57.00
38.4
36.90
2103.30
48
102.00
38.4
36.90
3763.80
49
89.00
38.4
36.90
3284.10
∑
102374.30
21 | P á g i n a
Cabe señalar que el proceso de cálculo se hace
tedioso a la hora de asumir los diámetros y
presiones en cada nodo, ya que para corregir las
variaciones de la ecuación de continuidad en cada
nodo se tiene que recién evaluar las condiciones de
cumplimiento de presiones y cambiar los valores
supuestos, esto hace que se haga más tedioso En
cuanto a las condiciones de presión que debe
cumplir según Norma, se puede apreciar que en
nuestro diseño los nodos se encuentran en el rango
aceptable.
Figura 3
Presiones en cada nodo
Fuente: resultado grafico en Python.
Con respecto a las velocidades podemos decir que
las condiciones se deberían a la cantidad de
población que cuenta la localidad de Callqui para
la presente investigación los valores de velocidad
tratamos que sea los más lejano a cero para evitar
efectos de sedimentación.
Figura 4:
Velocidades en cada tubería
MÉTODO DE GRADIENTE HIDRAULICO
Para diseño por el método de Gradiente Hidráulico,
utilizamos como datos de entrada las condiciones
propias como la topografía, aforo del caudal y
necesitamos un dato adicional como es el
DIAMETRO, valor que asumiremos para obtener
los primeros resultados con los que los que
22 | P á g i n a
cumplan las condiciones de mínimas y máximas de
presión y velocidad según Normativa, del ciclo
iterativo obtenemos los siguientes.
Tabla 6
Resultados del cálculo Gradiente Hidráulico
TUBERI
A
L(m)
D(mm
)
COST
O
TOTA
L
1
100.0
0
55.4
89.90
8990.0
0
2
18.00
38.4
36.90
664.20
3
57.00
38.4
36.90
2103.3
0
4
51.00
38.4
36.90
1881.9
0
5
52.00
38.4
36.90
1918.8
0
6
49.00
38.4
36.90
1808.1
0
7
50.00
38.4
36.90
1845.0
0
8
48.00
38.4
36.90
1771.2
0
9
52.00
38.4
36.90
1918.8
0
10
47.00
38.4
36.90
1734.3
0
11
48.00
38.4
36.90
1771.2
0
12
52.00
38.4
36.90
1918.8
0
13
48.00
38.4
36.90
1771.2
0
14
49.00
38.4
36.90
1808.1
0
15
48.00
38.4
36.90
1771.2
0
16
50.00
38.4
36.90
1845.0
0
17
51.00
38.4
36.90
1881.9
0
18
53.00
38.4
36.90
1955.7
0
19
50.00
38.4
36.90
1845.0
0
20
50.00
38.4
36.90
1845.0
0
21
66.00
38.4
36.90
2435.4
0
22
50.00
38.4
36.90
1845.0
0
23
50.00
38.4
36.90
1771.2
0
24
48.00
38.4
36.90
2583.0
0
25
70.00
38.4
36.90
1808.1
0
26
49.00
38.4
36.90
1918.8
0
27
52.00
38.4
36.90
1771.2
0
28
50.00
38.4
36.90
1845.0
0
29
49.00
38.3
36.90
1808.1
0
30
52.00
29.4
24.50
1254.0
0
31
48.00
38.4
36.90
1771.2
0
32
48.00
38.4
36.90
1171.2
0
33
74.00
38.4
36.90
2730.6
0
34
48.00
38.4
36.90
1171.2
0
35
52.00
38.4
36.90
1918.8
0
36
50.00
38.4
36.90
1845.0
0
37
48.00
38.4
36.90
1171.2
0
38
51.00
38.4
36.90
1881.9
0
39
79.00
38.4
36.90
1771.2
0
40
48.00
38.4
36.90
1771.2
0
41
51.00
38.4
36.90
1881.9
0
42
79.00
38.4
36.90
2915.1
0
43
48.00
38.4
36.90
1771.2
0
44
53.00
29.4
24.50
1298.5
0
45
84.00
38.4
36.90
3099.6
0
46
102.0
0
38.4
36.90
3763.8
0
47
57.00
29.4
24.50
1396.5
0
48
102.0
0
29.4
24.50
2499.0
0
49
89.00
29.4
24.50
2180.5
0
En cuanto a las condiciones de presión que debe
cumplir según Norma, se puede apreciar que en
nuestro diseño los nodos se encuentran en el rango
aceptable, por lo que no se tuvo algún
inconveniente en cumplir estos valores.
23 | P á g i n a
Figura 5
Presiones en cada nodo
Con respecto a las velocidades podemos decir que
las condiciones se deberían a la cantidad de
población que cuenta la localidad de Callqui para
la presente investigación los valores de velocidad
tratamos que sea los más lejano a cero para evitar
efectos de sedimentación.
Figura 6
Velocidades en cada tubería
MÉTODO DEL ALGORITMO GENÉTICO
En caso del método de Algoritmo genético,
utilizamos como datos de entrada las condiciones
propias como la topografía, aforo del caudal en
captación, dato de población actual y otros, así
mismos valores de obtener los resultados, ya que
esta no requiere asumir valores como los otros
métodos evaluados, solamente ingresar los rangos
de valores obteniendo como resultados los
siguientes:
24 | P á g i n a
Tabla 7
Resultados del cálculo Inteligencia Artificial
TUBERIA
L(m)
D(mm)
COSTO
TOTAL
1
100.00
55.4
89.90
8990.00
2
18.00
29.4
24.50
441.00
3
57.00
29.4
24.50
1396.50
4
51.00
29.4
24.50
1249.50
5
52.00
29.4
24.50
1274.00
6
49.00
38.4
36.90
1808.10
7
50.00
29.4
24.50
1225.00
8
48.00
29.4
24.50
1176.00
9
52.00
29.4
24.50
1274.00
10
47.00
29.4
24.50
1151.50
11
48.00
29.4
24.50
1176.00
12
52.00
29.4
24.50
1274.00
13
48.00
29.4
24.50
1176.00
14
49.00
29.4
24.50
1200.50
15
48.00
29.4
24.50
1176.00
16
50.00
29.4
24.50
1225.00
17
51.00
29.4
24.50
1249.50
18
53.00
29.4
24.50
1298.50
19
50.00
29.4
24.50
1225.00
20
50.00
29.4
24.50
1225.00
21
66.00
29.4
24.50
1617.00
22
50.00
29.4
24.50
1225.00
23
50.00
29.4
24.50
1776.00
24
48.00
29.4
24.50
1715.00
25
70.00
29.4
24.50
1200.50
26
49.00
29.4
24.50
1274.00
27
52.00
29.4
24.50
1176.00
28
50.00
29.4
24.50
1225.00
29
49.00
29.4
24.50
1808.10
30
52.00
29.4
24.50
1274.00
31
48.00
29.4
24.50
1176.00
32
48.00
38.4
36.90
1771.20
33
74.00
38.4
36.90
2730.60
34
48.00
29.4
24.50
1176.00
35
52.00
29.4
24.50
1274.00
36
50.00
29.4
24.50
1225.00
37
48.00
29.4
24.50
1176.00
38
51.00
29.4
24.50
1249.00
39
79.00
29.4
24.50
1176.00
40
48.00
43.4
55.90
2683.20
41
51.00
29.4
24.50
1249.50
42
79.00
29.4
24.50
1935.50
43
48.00
38.4
36.90
1771.20
44
53.00
29.4
24.50
1298.50
45
84.00
29.4
24.50
2058.00
46
102.00
29.4
24.50
2499.00
47
57.00
29.4
24.50
1396.50
48
102.00
29.4
24.50
2499.00
49
89.00
29.4
24.50
2180.50
∑
78426,90
En cuanto a las condiciones de presión que debe
cumplir según Norma, se puede apreciar que en
nuestro diseño los nodos se encuentran en el rango
aceptable, por lo que no se tuvo algún
inconveniente en cumplir Así también de las
velocidades podemos decir que las condiciones
25 | P á g i n a
fueron alcanzados en su totalidad, por lo que según
consulta a expertos se debería a la cantidad de
población que cuenta la localidad de Callqui para
la presente investigación los valores de velocidad
tratamos que sea lo más lejano a cero para evitar
efectos de sedimentación.
5. CONCLUSIÓN
Para el trabajo de investigación de diseño del
sistema de abastecimiento de agua en la localidad
de Callqui Grande - Huancavelica se utilizó el
lenguaje de programación Python, el software de
AutoCAD civil 3D y Wáter GEMS. trabajo se
definen los tipos de redes, sus componentes y las
funciones principales que éstas desarrollan. Una
vez entendida la problemática, se explica el
modelo (ALGORITMO GENÉTICO) que incluye
las ecuaciones de conservación de masa y energía,
propias de las redes hidráulicas. Las características
del modelo hacen de los diámetros, ya que éstos
deben ser escogidos de entre los disponibles en
una. Y a la no linealidad de las ecuaciones de
conservación de masa y energía.
El uso del método de Hardy Cross para el diseño
de la red de distribución de agua desventajas,
llevando muchos ciclos iterativos según las
condiciones de valor asumido inicialmente así
como el proceso de cálculo se hace tedioso a la
hora de asumir los diámetros y presiones en cada
nodo, ya que para corregir las variaciones de la
ecuación de continuidad en cada nodo se tiene que
realizar muchos ciclos iterativos hasta que esta
tienda a cero, esto hace que se haga más tedioso
obtener un diseño óptimo, los cuales para la
presente investigación no influencia considerable
en las horas-hombre que se tiene que invertir para
obtener un resultado favorable, del resultado final
se obtuvo 2737.0 ml de tubería de PVC en 49
tramos y con un costo en tuberías de S/.
102,374.30.
Para el método de gradiente hidráulico, se
concluye que el uso de este influye
significativamente en el diseño de la red de
distribución, en cuanto a la obtención del diámetro
optimo y en consecuencia el costo que conlleva, ya
que en el proceso de cálculo se observó que la
metodología usada por Gradiente Hidráulico tiene
imitaciones en el tiempo de cálculo ya que el
proceso de cambiar el diámetro que el cálculo se
extienda en cuanto a horas hombre que se tiene que
invertir para realizar el diseño. Esta metodología
no proporciona diámetros optimizados en
referencia a costo mínimo, por lo que los resultados
obtenidos resultan de la experiencia del diseñador
y criterios del mismo, del resultado final se obtuvo
2737.0 ml de tubería de PVC en 49 tramos y con
un costo en tuberías de S/. 101,918.10.
Con el método de algoritmo genético se observó un
mejor desempeño que los métodos racionales
complejos utilizados, los resultados indicaron que
la metodología de los algoritmos genéticos influye
significativamente en el diseño de redes de
distribución de agua además la facilidad de
converger para obtener diámetros optimizados
teniendo un mayor porcentaje de confiabilidad,
precisión y menor probabilidad de fallas que
estimó 2737.0 ml de tubería de PVC en 49 respecto
a los otros dos métodos racionales de diseño que se
limitan a verificar condiciones hidráulicas y no
pretenden optimizar el diseño de la red de agua
potable.
6. REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA
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26 | P á g i n a
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