Otimização dos custos em sistemas de abastecimento através de um modelo de programação inteira associado ao software EPANET e heurística para correção de pressões irregulares e de volumes finais - Miquelin, Letícia Maria [UNESP] (2025)
Para as empresas de abastecimento de água do Brasil e de muitos países, o valor da energia elétrica é cobrado de acordo com a hora do dia, chamado de horário de ponta aquele que compreende os períodos onde a energia é mais cara. A maior parcela dos custos com energia dessas empresas origina-se da operação das bombas, que pode ser otimizada através de modelos matemáticos, acarretando na redução dos custos e do desgaste das bombas. Assim, este trabalho propõe um modelo matemático de programação inteira para minimizar os custos com energia elétrica advindos da operação das bombas hidráulicas nos sistemas de abastecimento de água. Tal modelo tem como característica o uso de grafo, viabilizando sua aplicação em redes malhadas, sendo de fácil resolução por solvers comerciais, onde sua solução é obtida de forma rápida e eficiente. O software EPANET é utilizado para simular e validar as soluções obtidas através do modelo matemático proposto. Também são propostas duas heurísticas que utilizam o EPANET em seu escopo: uma para corrigir pressões negativas que podem ser acusadas durante a simulação hidráulica; e uma para a correção dos volumes finais dos reservatórios, de modo a facilitar a operação de um novo horizonte de planejamento. Testes numéricos foram realizados através da implementação do modelo em Python e resolvido pelo pacote de otimização Gurobi, além do uso do EPANET. Foram testadas quatro redes da literatura: Mini rede de VanZyl, Rede de Florianópolis, e Redes Richmond e Richmond Esqueleto. A abordagem proposta indica sua viabilidade em todos os testes, onde foram obtidas soluções de boa qualidade e em baixo tempo computacional. Além disso, este trabalho contribui com a disponibilidade dos arquivos de dados utilizados, em que os testes demonstraram que pequenas alterações nos parâmetros inicias da rede geram soluções distintas.