Control Optimo De Sistema De Drenaje Urbano

Control optimo de sistema de drenaje urbano. Un caso de estudio.

Resumen
Este articulo trata sobre el uso de técnicas de control optimo en sistemas de drenaje urbano que contienen puertas y anques de detención o bien un sistema de telemetría/telecontrol. El control óptimo es usado para proveer estrategias de control las cuales contribuyen a reducir inundaciones y descargas contaminantes almedio ambiente. El caso del sistema de Barcelona es presentado.
Palabras claves: control en tiempo real, control óptimo, redes combinadas de alcantarilla, telecontrol, prevención de inundación, optimización no lineal, modelamiento, simulación.
Introducción
Los sistemas de drenaje urbano son generalmente redes de alcantarillas que transportan agua residual y agua de lluvias a uno o más puntosterminales, donde son tratadas y/o descargadas al medio ambiente. Combinando el alcantarillado que transporta agua de lluvias y agua residual. En muchas ciudades donde la conurbación ha ido creciendo rápido y las tormentas son frecuentes, el alcantarillado es incapaz de transportar toda el agua de las lluvias y aguas residuales a las plantas de tratamiento cuando la alta intensidad de lluvia seproduce.
Esto resulta en inundaciones de ciertas áreas desbordando el alcantarillado combinado (CSO) lo cual libera agua no tratada al medio ambiente.
Hay una creciente preocupación de la sociedad hacia la protección del medio ambiente, incluyendo, entre otros temas cruciales, el problema de aguas tratadas en áreas urbanas, i.e., agua suministrada, distribución de agua y la eliminación deefluentes al medio receptor (Krebs & Larsen,1997; Price, 2000). Control optimo, apoyo a la conservación, mejoramiento de calidad y/o ahorro de energía, han sido satisfactoriamente aplicados al suplemento de agua y a la distribución en varias aplicaciones (e.g., Cembrano, Brdys, Quevedo, Coulbeck, & Orr. 1988; Brdys & Ulanicki, 1994; Cembrano & Quevedo, 1999). Recientemente , este tipo deestructura de control esta siendo aplicado en el contexto del avance del drenaje urbano (e.g., Gelormino & Ricker, 1994; Pleau, Methot, Lebrun, & Colas, 1996).

El avance del drenaje urbano es un intento para resolver los problemas de inundación y CSO. Esto implica la incorporación de tanques de detención, con su entrada asociada y su puerta de salida, y otras puertas de desvíos delflujo, junto con la instalación de una telemetría y un sistema de control de supervisión. El sistema de telemetría contiene pluviómetros distribuidos en distintas areas de la ciudad, asi como flujos o medidores de nivel (limnimeters) y medidores de calidad en la principal alcantarilla, la cual periódicamente envía información a un despacho principal. El sistema de control de supervisión permite alos operadores controlar el alcantarillado y comandar las operaciones de las puertas.
Los tanques de detención son usados para almacenar agua durante intensidades altas de lluvias y gradualmente la libera cuando la red de alcantarillado no está sobrecargada. Las puerta de desviación del flujo y del tanque de detención deben ser accionados con el fin de reducir las inundaciones y lasdescargas contaminantes al medio ambiente.
Los controles óptimos en las redes de drenaje urbano tratan el problema de la generación de controles estratégicos antes de tiempo, basado en las lecturas actuales y anteriores del sistema de telemetría, para minimizar las inundaciones y CSO.
El control de tiempo real de un sistema de drenaje urbano puede ser local o global. Cuando un control local esaplicado, los dispositivos del flujo de regulación usan solamente medidas tomadas en una locación específica. Mientras esta estructura de control es aplicable en muchos casos simples, en una larga ciudad, con unos sistemas de alcantarillado fuertemente interconectados y unas redes complejas de actuadores y sensores, puede no ser la alternativa más eficiente. Por el contrario, el control global, que...