Otimização operacional de sistemas adutores complexos com múltiplas fontes de água e reservatórios de distribuição

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: LIMA, Pedro Henrique Leite de
Orientador(a): BEZERRA, Saulo de Tarso Marques
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Pernambuco
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pos Graduacao em Engenharia Civil e Ambiental
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
Otimização operacional
Gerenciamento hídrico
Eficiência energética
Link de acesso: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/64272
Resumo: Atualmente, devido ao crescimento populacional, urbanização acelerada, industrialização e mudanças climáticas há uma crescente por demanda de água, exigindo que as companhias de saneamento implantem captações cada vez mais distantes e sistemas adutores compostos de várias estações elevatórias. Sistemas adutores podem possuir uma grande quantidade de combinações de ciclos operacionais, tornando as tomadas de decisões complexas. Tradicionalmente, o processo operacional é decidido com base no conhecimento prévio dos operadores, resultando em operações ineficientes do ponto de vista energético. Essa é hoje a realidade de quase todos os sistemas públicos de abastecimento de água no Brasil. Posto isso, esse trabalho desenvolveu um modelo computacional de apoio aos processos operacionais, visando definir o melhor ciclo operacional diário (regra operacional) para sistemas adutores reais e complexos, com o objetivo de minimizar os gastos energéticos. A metodologia aplicada utiliza um algoritmo genético de estratégia evolutiva (Evolution Strategy, ES) e o simulador hidráulico EPANET. O ES se diferencia dos algoritmos genéticos clássicos ao focar em mutações e seleção de indivíduos, em vez de cruzamentos. O modelo foi aplicado à Rede Baghmalek, cujos resultados foram similares aos da literatura, e ao Sistema Botafogo, um sistema complexo responsável por parte do abastecimento da Região Metropolitana de Recife, Nordeste do Brasil. O modelo desenvolvido tem potencial para melhorar o desempenho de sistemas de bombeamento de água em diversas aplicações práticas.
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Tradicionalmente, o processo operacional é decidido com base no conhecimento prévio dos operadores, resultando em operações ineficientes do ponto de vista energético. Essa é hoje a realidade de quase todos os sistemas públicos de abastecimento de água no Brasil. Posto isso, esse trabalho desenvolveu um modelo computacional de apoio aos processos operacionais, visando definir o melhor ciclo operacional diário (regra operacional) para sistemas adutores reais e complexos, com o objetivo de minimizar os gastos energéticos. A metodologia aplicada utiliza um algoritmo genético de estratégia evolutiva (Evolution Strategy, ES) e o simulador hidráulico EPANET. O ES se diferencia dos algoritmos genéticos clássicos ao focar em mutações e seleção de indivíduos, em vez de cruzamentos. O modelo foi aplicado à Rede Baghmalek, cujos resultados foram similares aos da literatura, e ao Sistema Botafogo, um sistema complexo responsável por parte do abastecimento da Região Metropolitana de Recife, Nordeste do Brasil. O modelo desenvolvido tem potencial para melhorar o desempenho de sistemas de bombeamento de água em diversas aplicações práticas.Currently, due to population growth, accelerated urbanization, industrialization, and climate change, there is a growing demand for water, requiring sanitation companies to implement increasingly distant intakes and adductor systems composed of multiple pumping stations. Adductor systems can have a large number of operational cycle combinations, making decision-making complex. Traditionally, the operational process is decided based on the operators' prior knowledge, resulting in energy-inefficient operations. This is the reality for almost all public water supply systems in Brazil today. Therefore, this work developed a computational model to support operational processes, aiming to define the best daily operational cycle (operational rule) for real and complex adductor systems, with the objective of minimizing energy costs. The methodology applied uses an Evolution Strategy (ES) genetic algorithm and the EPANET hydraulic simulator. ES differs from classic genetic algorithms by focusing on mutations and individual selection rather than crossovers. The model was applied to the Baghmalek Network, whose results were similar to those in the literature, and to the Botafogo System, a complex system responsible for part of the supply to the Metropolitan Region of Recife, Northeast Brazil. The developed model has the potential to improve the performance of water pumping systems in various practical applications.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em Engenharia Civil e AmbientalUFPEBrasilhttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessOtimização operacionalGerenciamento hídricoEficiência energéticaOtimização operacional de sistemas adutores complexos com múltiplas fontes de água e reservatórios de distribuiçãoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesismestradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPEORIGINALDISSERTAÇÃO Pedro Henrique Leite de Lima.PDFDISSERTAÇÃO Pedro Henrique Leite de Lima.PDFapplication/pdf1049732https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/64272/1/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Pedro%20Henrique%20Leite%20de%20Lima.PDF7bb8f2af4e6591cad3d9fe7fc9e0a449MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; 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