Dirección del flujo en una red geométrica
En aplicaciones de redes de servicios, conocer la dirección de flujo a lo largo de los bordes de la red puede ser esencial. El producto que fluye a través de la red; agua, electricidad y petróleo, no tiene voluntad propia. La red impone la dirección del flujo por medio de su configuración de las fuentes, los sumideros y la dirección del borde. Esta es la razón por la que, cuando hablamos sobre el flujo de artículos a través de una red de servicios públicos, hablamos de ello como de flujo direccionado.
La dirección del flujo en una red puede determinarse mediante dos métodos:
- Dirección digitalizada de los bordes de la red
- A través de la definición de cruces donde las fuentes o sumideros fluyen
Los orígenes y los sumideros controlan el flujo a través de una red de servicios. Los orígenes son entidades de cruce que sacan el flujo de sí mismos a través de los ejes de la red. Por ejemplo, en una red de distribución de agua, las estaciones de bombeo se pueden modelar como orígenes, puesto que impulsan agua a través de las tuberías, lejos de las estaciones de bombeo. Los sumideros son entidades de cruce que conducen el flujo hacia sí mismas desde los ejes de la red. Por ejemplo, en una red fluvial, la desembocadura del río se puede modelar como un sumidero, dado que la gravedad impulsa toda el agua hacia ella. El flujo se aleja de los orígenes y se acerca a los sumideros. Dado que la dirección del flujo se puede establecer con orígenes o sumideros, habitualmente es suficiente especificar solo orígenes o solo sumideros en una red (de lo contrario, es posible que la red tenga bordes con flujo indeterminado).
Es importante recordar que las entidades deshabilitadas se tienen en cuenta al establecer la dirección del flujo. Deshabilitar una entidad la hace actuar como si el flujo no pasar a través de ella. Por lo tanto, deshabilitar una entidad significa que no se puede establecer la dirección del flujo para las entidades deshabilitadas o para aquellas entidades que estén conectadas a orígenes o a sumideros exclusivamente a través de la entidad deshabilitada.
La dirección del flujo con la dirección de digitalización de los bordes
La dirección del flujo utilizando la dirección digitalizada se determina por medio de lo siguiente:
- La conectividad de la red
- Dirección de las entidades de borde
En muchas de las redes, la dirección de digitalización de los bordes de la red reflejan la dirección que debería tomar el flujo a través de esos bordes. Este escenario está generalizado en las redes de agua; ya sea redes de agua/aguas residuales o redes de arroyos. Si los datos están configurados de esta manera, puede aprovechar la dirección digitalizada para establecer la dirección del flujo. La dirección del flujo se puede especificar para ir a favor de la dirección digitalizada o contra la dirección digitalizada; sin embargo, esto solo se especifica en el nivel de la red, no para cada uno de los bordes. La dirección del flujo con la dirección digitalizada de los bordes solo se puede configurar con la herramienta de geoprocesamiento Establecer la dirección de flujo.
La dirección del flujo usando orígenes y sumideros
La dirección del flujo usando orígenes y sumideros está determinada por las siguientes:
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La conectividad de la red
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Las ubicaciones de los orígenes y sumideros en la red
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El estado habilitado o deshabilitado de las entidades
La decisión de utilizar fuentes y sumideros para impulsar el flujo a través de una red geométrica debe hacerse en el momento de la creación de la red y es una configuración que se aplica a las clases de entidad de cruce. Cuando se crea una red con las clases de entidad de cruce utilizando orígenes o sumideros, las entidades de cruce individuales se pueden definir entonces como orígenes o sumideros. Los orígenes son entidades de cruce que sacan el flujo de sí mismos a través de los ejes de la red. Por ejemplo, en una red de distribución de agua, las estaciones de bombeo se pueden modelar como orígenes, puesto que impulsan agua a través de las tuberías, lejos de las estaciones de bombeo. Los sumideros son entidades de cruce que conducen el flujo hacia sí mismas desde los ejes de la red. Por ejemplo, en una red de alcantarillado, una planta de tratamiento de aguas residuales se puede representar como un sumidero, dado que la gravedad conduce toda el agua hacia allí. El flujo se aleja de los orígenes y se acerca a los sumideros. Dado que la dirección del flujo se puede establecer con orígenes o sumideros, solo debería usar orígenes o sumideros en una red (de lo contrario, es posible que la red tenga bordes con flujo indeterminado).
Es importante recordar que las entidades deshabilitadas se tienen en cuenta al establecer la dirección del flujo. Deshabilitar una entidad la hace actuar como si el flujo no pasar a través de ella. Por lo tanto, deshabilitar una entidad significa que no se puede establecer la dirección del flujo para las entidades deshabilitadas o para aquellas entidades que estén conectadas a orígenes o a sumideros exclusivamente a través de la entidad deshabilitada.
Tres categorías de dirección de flujo
Una vez establecida la dirección del flujo para la red, un borde tiene tres categorías posibles de dirección de flujo:
Dirección de flujo determinada
Si la dirección del flujo de un borde se puede determinar singularmente a partir de la conectividad de la red, las ubicaciones de los orígenes y los sumideros, y los estados habilitados o deshabilitados de las entidades, se dice que la entidad tiene flujo determinado. La dirección de flujo basada en la dirección digitalizada tendrá flujo especificado a favor o en contra de la dirección en la que se digitalizó la entidad basado en cómo se define la dirección del flujo.
Dirección de flujo indeterminada
El flujo indeterminado en una red ocurre cuando la dirección del flujo no se puede determinar de manera única a partir de la topología de la red, las ubicaciones de orígenes y sumideros, o los estados habilitados o deshabilitados de las entidades. Cuando define la dirección del flujo según la dirección digitalizada, nunca debe tener ningún borde con flujo indeterminado.
En una red en donde la dirección del flujo se establece sobre la base de los orígenes y sumideros, el flujo indeterminado ocurre habitualmente en los bordes que forman parte de un bucle o de un circuito cerrado. También puede aparecer para un borde cuyo flujo esté determinado por varios orígenes y varios sumideros, donde un origen o un sumidero impulsan el flujo en una dirección a través del borde, pero otro origen o sumidero lo impulsa en sentido opuesto.
Por ejemplo, considere una red geométrica con orígenes y sumideros colocados así:
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En este ejemplo se muestra el flujo indeterminado. |
En este caso, la dirección del flujo para los bordes 1 y 2 está establecida; sin embargo, el borde 3 tiene flujo indeterminado. Para entender por qué el borde 3 tiene flujo indeterminado, considere un caso donde solo esté presente el origen.
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En este ejemplo se muestra el flujo a lo largo de los tres bordes cuando solo se especifica un origen. |
Esto produce una dirección de flujo en el borde 3 hacia la derecha.
Ahora, considere el caso donde solo está presente el sumidero.
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En este ejemplo se muestra el flujo a lo largo de los tres bordes cuando solo se especifica un sumidero. |
Esto produce una dirección de flujo en el borde 3 hacia la izquierda. Debido a las direcciones de flujo potencialmente opuestas del borde 3, esto produce un conflicto.
Para cada borde, si la dirección del flujo concuerda entre los casos de solo origen y solo sumidero, la dirección del flujo está establecida en esa dirección (tal y como se ve con los bordes 1 y 2). Sin embargo, si hay un conflicto, como ocurre con el borde 3, la dirección del flujo se establece en indeterminada, puesto que hay dos resultados posibles.
Otro ejemplo que produciría flujo indeterminado sería si un borde tuviera un origen en ambos extremos.
Dirección de flujo no inicializada
La dirección de flujo no inicializada en una red se produce en bordes aislados de los orígenes y sumideros de la red. Esto puede ocurrir si el borde no está conectado topológicamente a través de la red a los orígenes y los sumideros, o si el borde está conectado solo a los orígenes y sumideros a través de entidades deshabilitadas. Al igual que con el flujo indeterminado, al establecer la dirección del flujo basándose en la dirección digitalizada, no debería haber ningún borde con flujo no inicializado.
Especificar la dirección del flujo basándose en orígenes y sumideros
Para establecer la dirección del flujo en una red geométrica utilizando los orígenes y sumideros, debe elegir los cruces de la red para actuar como orígenes y sumideros que producen la dirección de flujo correcta.
Después de establecer la dirección del flujo para la red, se puede producir flujo indeterminado aunque se conozca la dirección del flujo porque esté determinada por propiedades de la red o por las entidades que componen la red, además de la conectividad o las ubicaciones de orígenes y sumideros.
Por ejemplo, en una red de abastecimiento de agua, la dirección del flujo en una tubería está determinada por la diferencia en la presión del agua entre los extremos de la tubería. La presión en cada extremo de la tubería se ve afectada por factores tales como el material del que está hecha la tubería, el diámetro de la tubería, la velocidad del flujo a través de la tubería, la configuración física de la tubería (incluidos cuellos de botella, válvulas o curvas pronunciadas), la temperatura del agua, la elevación de los extremos de la tubería y la conectividad de la red. Puesto que ArcGIS se ocupa de redes generales (y no de redes de dominios específicos), esta información no se utiliza para establecer la dirección del flujo. Por lo tanto, la dirección del flujo se puede establecer como indeterminada para algunos bordes de estas redes.
En cada dominio existe un conjunto de variables similares. Los programadores pueden escribir solucionadores de la dirección del flujo personalizados que utilicen estas variables para buscar la dirección de flujo determinada en redes de dominios específicos.