Modelo preditivo de controle aplicado a definição de trajetórias ótimas operacionais em reservatórios urbanos

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Santos, Matheus Schroeder dos
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: controle operacional; detention reservoir; drenagem urbana; modelagem preditiva; operational control; predictive modeling; reservatórios de detenção; urban drainage
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-07012025-174524/

O desenvolvimento urbano acelerado associado aos efeitos das mudanças climáticas tem resultado na potencialização e eventos hidrológicos extremos de máximo. Com isso, tem se buscado metodologias complementares a drenagem urbana tradicional, que venham a reduzir a projeção de novas infraestruturas hídricas e a favorecer a eficiência da gestão pluvial em áreas socialmente complexas. Nesse sentido, destaca-se a incorporação de modelos preditivos de controle (MPC) capazes de realizarem análises multicritérios e estabelecerem trajetórias operacionais ótimas. Seu funcionamento fundamenta-se na caracterização do estado atual do sistema e na predição horizontes, permitindo traçar distintos cenários operacionais e adotar de trajetória operacional de maior aderência a função objetivo. Porém, mesmo que de grande aplicabilidade a países em desenvolvimento, os MPC encontram barreiras tecnológicas e políticas na escalabilidade da solução a quaisquer áreas de estudo. Dessa forma, essa pesquisa tem como objetivo esclarecer os processos de implementação de um MPC a um estudo de caso real, considerando as particularidades da região e favorecendo a gestão pluvial eficiente. Para isso, partiu-se de uma análise bibliométrica e sistemática na bibliografia, onde foram traçados tendências e direcionamentos da temática, além da busca dos pesquisadores em desenvolver alternativas que promovam a escalabilidade da solução a partir da redução de custo operacional empregue. Posteriormente, foi implementado MPC ao reservatório de detenção Aricanduva I São Paulo, Brasil considerando duas fases distintas de projeto. Ao primeiro cenário, utilizou se de evento hidrológico projetado precipitações intensas sequenciais para demonstrar a aplicabilidade do modelo a diferentes horizontes de predição, indicando a possibilidade em reduzir a resolução temporal do MPC e, ainda assim, favorecer sua adaptabilidade a precipitações intensas. Ao segundo cenário, foi considerada a simulação de ano hidrológico completo, onde evidenciou-se que a modelagem preditiva pode favorecer o cumprimento de funções objetivo qualitativas e quantitativas sob condições reais, incorporando adaptabilidade ao planejamento urbano. Estudos futuros poderão abordar a redução de custo operacional associada a implementação do MPC com Digital Twins.