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Giraldo, Santiago López; Saldarriaga, Juan Guillermo. Diseño de redes de distribución de agua potable de costo óptimo con algoritmos genéticos. In: CONGRESSO LATINOAMERICANO DE HIDRÁULICA, 21., 2004, São Paulo. Anais... São Paulo: IAHR, 2004.
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Resumo

Se implementó una metodología para el diseño de redes de distribución de agua potable utilizando algoritmos genéticos (AG). La información requerida es la ubicación topográfica y la conectividad entre los nodos, los materiales de las tuberías y los coeficientes de pérdidas menores. El AG realiza combinaciones de diámetros en búsqueda del diseño óptimo a partir del costo de las tuberías empleadas, teniendo en cuenta que deben cumplir los requerimientos de caudal demandado y presiones mínimas en cada uno de los nodos. Las adaptaciones hechas al AG para la solución de este tipo de problemas se encuentran en: la función de adaptación (costo constructivo), la función de recombinación y la función de mutación. Una nueva función de Costo-Restricción es introducida para que el algoritmo genere diseños que satisfagan las restricciones hidráulicas. Se estudia la variación en los costos de cada uno de los diseños resultantes, dependiendo de la probabilidad de mutación, del tamaño de la población y de los coeficientes de la función de adaptación. Se le presta especial atención a la influencia de los factores que varían la diversidad dentro de cada una de las generaciones del algoritmo, representada en la probabilidad de mutación y en una de las variables de la función de reproducción. Para terminar, los diseños obtenidos con el algoritmo son comparados con los diseños obtenidos de acuerdo con el criterio de Featherstone.

Abstract

A potable water supply network design methodology was implemented using a Genetic Algorithm (GA). Information about location and network connectivity, pipe materials and minor losses coefficients is required. The GA searches for designs (diameter combinations) optimal from the point of view of cost of the networks’ pipes while satisfying supply for demanded volumes and minimum pressures in the network junctions. Adjustment of GAs to this problem is shown: functions of adaptation (construction cost), recombination (crossover) and mutation are modified to suit it. A scheme (Cost-Restriction function) is introduced to induce the algorithm to generate designs that fulfill the required hydraulic restrictions. The variation of the cost of resulting design based on probability of mutation, generation size, and coefficients specific to the adaptation function are studied. Special attention is given to the influence of the factors that vary the diversity within each generation of the algorithm (represented by the probability of mutation and one of the variables of the reproduction function). Finally the designs obtained through the algorithm are compared with the designs obtained according to Featherstone criterion.
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