Las ciudades y las zonas urbanas son centros de aglomeración de recursos, energía y riqueza económica. Asimismo, se encuentran expuestos a impactos que pueden tener origen aleatorio o provocado por el hombre, y su recuperación dependerá de su capacidad de reaccionar a estos impactos. Las infraestructuras críticas (IC), son elementos esenciales para el desarrollo próspero de la sociedad. Asimismo, previos estudios demuestran que son sistemas complejos, están interconectados y son interdependientes. El estudio de su vulnerabilidad frente a fenómenos naturales, por ejemplo, sismos; es fundamental para evaluar su operatividad y su capacidad funcional ante impactos. El propósito de esta investigación es entender la interdependencia entre infraestructuras de la ciudad de Lima y cómo esta afecta el desempeño de los sistemas. Lima es la ciudad más importante del país. No solo porque posee la mayor concentración demográfica en todo Perú, sino porque también se encuentra más de la mitad del Producto Bruto Interno del país. Por otro lado, es vulnerable a impactos debido a su ubicación en una región altamente sísmica y cercana al mar. Para lograr los objetivos de esta investigación, se realizó un análisis de sistemas en red, basado en la teoría de redes, y se clasificó el tipo de relación tres infraestructuras críticas seleccionadas por el autor (Red de Agua Potable, Red de Gas Natural y Red de Electricidad). Asimismo, a través de escenarios de impacto, que comprenden eventos naturales y aleatorios, se analizó el comportamiento del sistema y sus elementos. Los resultados indican que existen ciertos elementos importantes en cada red que afectan el desempeño de otro sistema. Asimismo, la configuración topológica de las redes físicas determina que tan fácil es capaz un sistema de ser conectado o de redistribuir flujos. / Tesis

Las ciudades y las zonas urbanas son centros de aglomeración de recursos, energía y riqueza económica. Asimismo, se encuentran expuestos a impactos que pueden tener origen aleatorio o provocado por el hombre, y su recuperación dependerá de su capacidad de reaccionar a estos impactos. Las infraestructuras críticas (IC), son elementos esenciales para el desarrollo próspero de la sociedad. Asimismo, previos estudios demuestran que son sistemas complejos, están interconectados y son interdependientes. El estudio de su vulnerabilidad frente a fenómenos naturales, por ejemplo, sismos; es fundamental para evaluar su operatividad y su capacidad funcional ante impactos. El propósito de esta investigación es entender la interdependencia entre infraestructuras de la ciudad de Lima y cómo esta afecta el desempeño de los sistemas. Lima es la ciudad más importante del país. No solo porque posee la mayor concentración demográfica en todo Perú, sino porque también se encuentra más de la mitad del Producto Bruto Interno del país. Por otro lado, es vulnerable a impactos debido a su ubicación en una región altamente sísmica y cercana al mar. Para lograr los objetivos de esta investigación, se realizó un análisis de sistemas en red, basado en la teoría de redes, y se clasificó el tipo de relación tres infraestructuras críticas seleccionadas por el autor (Red de Agua Potable, Red de Gas Natural y Red de Electricidad). Asimismo, a través de escenarios de impacto, que comprenden eventos naturales y aleatorios, se analizó el comportamiento del sistema y sus elementos. Los resultados indican que existen ciertos elementos importantes en cada red que afectan el desempeño de otro sistema. Asimismo, la configuración topológica de las redes físicas determina que tan fácil es capaz un sistema de ser conectado o de redistribuir flujos. / Tesis

El propósito de este estudio es presentar la evaluación de Análisis de Ciclo de Vida realizada a la Planta de Tratamiento Chen Chen ubicada en la ciudad de Moquegua. Dicha evaluación responde tanto al ámbito de eficiencia operativa como a los impactos ambientales que produce cada m³ de agua. Además, mediante el apoyo de una herramienta cualitativa, la entrevista, busca conocer la perspectiva de los usuarios sobre la calidad del sistema de agua proveído por la Empresa Prestadora de Servicios Moquegua. El análisis cuantitativo realizado considera una parte general de la fase de construcción y de manera detallada la fase de operación de la empresa. Dentro de esta última fase se tomarán en cuenta las etapas de dosificación y mezcla rápida, floculación, decantación, filtración y cloración. La metodología utilizada para la evaluación de impactos ambientales en cada etapa es el análisis de ciclo de vida (ACV o LCA). Esta herramienta ayuda a evaluar la contribución de cargas ambientales y a su vez comparar distintos escenarios a través del tiempo. Esto permite comparar la influencia que tiene el utilizar técnicas para reducir el volumen de agua producida frente a años anteriores en los que se utilizaba la reducción de pérdidas en menor medida. Los resultados muestran el proceso histórico que siguió el consumo de químicos y electricidad, con el fin de ver las mejoras anuales. Los dos principales motivos del aumento en los requerimientos de energía y químicos son, por un lado, el aumento de la población en un rango aproximado de mil personas (INEI 2015) y por otro lado la creciente contaminación del agua procedente de la cuenca hídrica que abastece a la región (GRM 2014). La evaluación de impactos ambientales evidencia que la fase de operación es la que presenta mayores cargas ambientales. A su vez dentro de dicha fase, la etapa de dosificación con los productos policloruro de aluminio (PAC), cloruro férrico (FeCl₃) y el respectivo transporte de productos representa aproximadamente el 60% de cargas para la mayoría de las categorías de impacto de punto medio. Se concluye que una reducción de pérdidas afecta significativa y positivamente a la disminución de cargas ambientales. Además se evidencia que la perspectiva de la población podría ser un factor importante al comunicar los logros actuales y futuros de la empresa. Se espera que este aporte ayude a la mejora en la toma de decisiones tanto para la Empresa Prestadora de Servicios Moquegua como para futuras evaluaciones en otras potabilizadoras tradicionales en el Perú. / Tesis

Access to clean drinking water is crucial worldwide. Throughout history, various methods of distribution have been developed to ensure that people have access to good quality water. Nowadays, there are various risks associated with water contamination, including those caused intentionally and unintentionally. Responding to such incidents typically involves manual decisionmaking processes, emphasizing the need for automated strategies. This thesis introduces a novel approach employing Mixed Integer Nonlinear Programming (MINLP) to optimize isolation strategies and flushing methods within water distribution systems (WDSs). By integrating mass conservation and energy conversion equations, coupled with Hazen-Williams equation for pressure drop calculations, the proposed model aims to minimize contamination risks arising from various sources, including natural disasters and cyber-attacks. The methodology undergoes validation and implementation through simulated benchmark scenarios to ensure its effectiveness and precision. Subsequently, real-world contamination scenarios are addressed within a practical testing environment (Testbed). Automation within the Testbed is achieved through the integration of software on a PC with Programmable Logic Controllers (PLCs). Moreover, the study presents a comprehensive analysis of valve manipulation to mitigate contamination risks, alongside a comparison against scenarios without intervention. By automating response decisions and operational processes, the methodology showcases promising results in effectively managing contamination incidents within WDSs, thus offering a significant contribution to water system resilience and security. / El acceso al agua potable es crucial en todo el mundo. A lo largo de la historia, se han desarrollado diversos métodos de distribución para garantizar que las personas tengan acceso a agua de buena calidad. Hoy en día, existen diversos riesgos asociados a la contaminación del agua, incluidos los causados intencionada y no intencionadamente. La respuesta a estos incidentes suele implicar procesos manuales de toma de decisiones, lo que pone de relieve la necesidad de estrategias automatizadas. Esta tesis introduce un enfoque novedoso que emplea la programación no lineal entera mixta (MINLP) para optimizar las estrategias de aislamiento y los métodos de lavado en los sistemas de distribución de agua (WDS). Mediante la integración de las ecuaciones de conservación de masa y conversión de energía, junto con la ecuación de Hazen-Williams para los cálculos de caída de presión, el modelo propuesto pretende minimizar los riesgos de contaminación derivados de diversas fuentes, incluidos los desastres naturales y los ciberataques. La metodología se somete a validación y aplicación mediante escenarios de referencia simulados para garantizar su eficacia y precisión. Posteriormente, los escenarios de contaminación del mundo real se abordan en un entorno de pruebas práctico (Testbed). La automatización dentro del banco de pruebas se consigue mediante la integración de software en un PC con controladores lógicos programables (PLC). Además, el estudio presenta un análisis exhaustivo de la manipulación de válvulas para mitigar los riesgos de contaminación, junto con una comparación con escenarios sin intervención. Mediante la automatización de las decisiones de respuesta y los procesos operativos, la metodología muestra resultados prometedores en la gestión eficaz de incidentes de contaminación dentro de los WDS, ofreciendo así una contribución significativa a la resiliencia y la seguridad del sistema de agua. / Der Zugang zu sauberem Trinkwasser ist weltweit von entscheidender Bedeutung. Im Laufe der Geschichte wurden verschiedene Verteilungsmethoden entwickelt, um sicherzustellen, dass die Menschen Zugang zu Wasser guter Qualität haben. Heutzutage gibt es verschiedene Risiken im Zusammenhang mit der Verunreinigung von Wasser, einschließlich absichtlich oder unabsichtlich verursachter Risiken. Die Reaktion auf solche Vorfälle erfordert in der Regel manuelle Entscheidungsprozesse, was den Bedarf an automatisierten Strategien unterstreicht. In dieser Arbeit wird ein neuartiger Ansatz unter Verwendung der gemischt-ganzzahligen nichtlinearen Programmierung (MINLP) zur Optimierung von Isolationsstrategien und Spülmethoden in Wasserverteilungssystemen (WDS) vorgestellt. Durch die Integration von Gleichungen zur Massenerhaltung und Energieumwandlung, gekoppelt mit der Hazen-WilliamsGleichung für Druckverlustberechnungen, zielt das vorgeschlagene Modell darauf ab, Kontaminationsrisiken zu minimieren, die aus verschiedenen Quellen stammen, einschließlich Naturkatastrophen und Cyberangriffen. Die Methode wird durch simulierte Benchmark-Szenarien validiert und implementiert, um ihre Wirksamkeit und Präzision zu gewährleisten. Anschließend werden reale Kontaminationsszenarien in einer praktischen Testumgebung (Testbed) untersucht. Die Automatisierung innerhalb des Testbeds wird durch die Integration von Software auf einem PC mit speicherprogrammierbaren Steuerungen (PLCs) erreicht. Darüber hinaus enthält die Studie eine umfassende Analyse von Ventilmanipulationen zur Minderung von Kontaminationsrisiken sowie einen Vergleich mit Szenarien ohne Eingriffe. Durch die Automatisierung von Reaktionsentscheidungen und Betriebsprozessen zeigt die Methodik vielversprechende Ergebnisse bei der effektiven Bewältigung von Kontaminationsvorfällen in Wasseraufbereitungsanlagen und leistet damit einen wichtigen Beitrag zur Widerstandsfähigkeit und Sicherheit von Wassersystemen.

El propósito de este estudio es presentar la evaluación de Análisis de Ciclo de Vida realizada a la Planta de Tratamiento Chen Chen ubicada en la ciudad de Moquegua. Dicha evaluación responde tanto al ámbito de eficiencia operativa como a los impactos ambientales que produce cada m³ de agua. Además, mediante el apoyo de una herramienta cualitativa, la entrevista, busca conocer la perspectiva de los usuarios sobre la calidad del sistema de agua proveído por la Empresa Prestadora de Servicios Moquegua. El análisis cuantitativo realizado considera una parte general de la fase de construcción y de manera detallada la fase de operación de la empresa. Dentro de esta última fase se tomarán en cuenta las etapas de dosificación y mezcla rápida, floculación, decantación, filtración y cloración. La metodología utilizada para la evaluación de impactos ambientales en cada etapa es el análisis de ciclo de vida (ACV o LCA). Esta herramienta ayuda a evaluar la contribución de cargas ambientales y a su vez comparar distintos escenarios a través del tiempo. Esto permite comparar la influencia que tiene el utilizar técnicas para reducir el volumen de agua producida frente a años anteriores en los que se utilizaba la reducción de pérdidas en menor medida. Los resultados muestran el proceso histórico que siguió el consumo de químicos y electricidad, con el fin de ver las mejoras anuales. Los dos principales motivos del aumento en los requerimientos de energía y químicos son, por un lado, el aumento de la población en un rango aproximado de mil personas (INEI 2015) y por otro lado la creciente contaminación del agua procedente de la cuenca hídrica que abastece a la región (GRM 2014). La evaluación de impactos ambientales evidencia que la fase de operación es la que presenta mayores cargas ambientales. A su vez dentro de dicha fase, la etapa de dosificación con los productos policloruro de aluminio (PAC), cloruro férrico (FeCl₃) y el respectivo transporte de productos representa aproximadamente el 60% de cargas para la mayoría de las categorías de impacto de punto medio. Se concluye que una reducción de pérdidas afecta significativa y positivamente a la disminución de cargas ambientales. Además se evidencia que la perspectiva de la población podría ser un factor importante al comunicar los logros actuales y futuros de la empresa. Se espera que este aporte ayude a la mejora en la toma de decisiones tanto para la Empresa Prestadora de Servicios Moquegua como para futuras evaluaciones en otras potabilizadoras tradicionales en el Perú.