Preprocesamiento Efectivo de un Problema de Minimización de Combustible en Sistemas de Transporte de Gas Natural

Abstract: El presente trabajo trata una clase de los diversos problemas de toma de decisiones que surgen en sistemas de transporte de gas natural. En particular, el problema tratado consiste en, dada una red de gasoductos, con ciertas restricciones de capacidad en centros proveedores (donde se inyecta gas al sistema) y de demanda en puntos de entrega (donde se requiere el gas), determinar la forma más eficiente de operar el sistema con el objetivo de minimizar la cantidad de combustible consumido por las estaciones compresoras que empujan el fluído a través de la red. Específicamente, las variables de decisión son el flujo másico a través de cada arco de la red y la presión del gas en cada nodo de la red. Como es bien conocido en estos sistemas de transporte, el impacto económico derivado de una operación eficiente del sistema es vital debido a las inmensas cantidades de gas que se transportan cada año.

En este artículo se presenta la modelación de este problema como un modelo de optimización. En ésta se incluye una descripción de la estructura matemática del modelo, así como también las suposiciones utilizadas. El modelo es no lineal y no convexo y con una estructura tal que presenta diversas dificultades numéricas al intentar solucionarlo. Posteriormente se presentan y describen las técnicas de preprocesamiento utilizadas en este problema. Estas técnicas de preprocesamiento consisten escencialmente en, antes de optimizar el problema en sí, transformarlo en uno equivalente que tenga mejores propiedades para ser resuelto numéricamente. La fase experimental del presente trabajo comprueba que el uso de estas técnicas en el presente problema impacta significativamente en el rendimiento del algoritmo de optimización, lo cual es la principal aportación del presente trabajo. Estos resultados son avalados estadísticamente.