Genetic algorithms for the optimization of pipeline systems for liquid distribution (2)

This is the second of two articles presenting a Genetic Algorithm (GA) to obtain an optimal design, from an economical and operational point of view, of a pipeline system for the distribution of liquids, based on criteria such as complying with the laws of preservation of mass and energy, volume of flow requirements in the points of consumption where pressure is known, restriction in pressure value in those points of the system where it is unknown as well as in the velocity which must be under the erosion limit. In this article the traditional techniques for designing a GA in this type of problems are combined with some ideas that have not been applied to this field previously. The proposed GA allows for the sizing of liquid distribution systems that include pipelines, nodes for consumption and provision, tanks, pumping equipment, nozzles, control valves and accessories. The first article of this series (Galeano, 2003), presents the different formulations found in literature for the design of networks through optimization techniques and formulates mathematically, the optimization problem. In this article, the characteristics of the GA are specified and it is applied to solve the Alperovits and Shamir (1977) network and for a fireproof network, which allowed testing some of the characteristics of the model that are not found in the literature, such as the possibility of including pumping equipment, aspersion nozzles and accessories. In addition, the contribution of the components and sensitivity are analyzed in order to investigate some characteristics and parameters of the implemented GA.Este es el segundo de dos artículos en los que se presenta un Algoritmo Genético (AG) para obtener un diseño óptimo desde el punto de vista económico y de operación, de un sistema de tuberías para el transporte de líquidos, con base en criterios tales como el cumplimiento de las leyes de la conservación de la masa y la energía, exigencias de caudal en los puntos de consumo en donde se conoce la presión, restricciones en el valor de la presión en los puntos del sistema en donde se desconoce y en la velocidad, que debe ser inferior a la límite de erosión. En él se combinan las técnicas tradicionales para el diseño de AG en este tipo de problemas, con algunas ideas que no se habían aplicado con anterioridad en este campo. El AG propuesto permite el dimensionamiento de sistemas de distribución de líquidos que incluyen tuberías, nodos de consumo y suministro, tanques, equipos de bombeo, boquillas, válvulas de control y accesorios. En el primer artículo de esta serie (Galeano, 2003), se presentan las diferentes formulaciones que se encuentran en la literatura para el diseño de redes mediante técnicas de optimización y se hace la formulación matemática del problema de optimización. En éste artículo se especifican las características del AG diseñado y se aplica para la solución de la red de Alperovits y Shamir (1977) y de una red contra incendio, lo que permitió probar algunas de las características del modelo que no se encuentran en los reportados en la literatura, como son la posibilidad de incluir equipos de bombeo, boquillas de aspersión y accesorios. Adicionalmente, se realizan los análisis de la contribución de los componentes y de sensibilidad, con el fin de investigar algunas características y parámetros del AG implementado