Modelo híbrido para setorização de sistemas de distribuição de água baseado em teoria dos grafos e particle swarm optimization

Abstract

A expansão acelerada das áreas urbanas, nos últimos anos, implicou no aumento da complexidade do gerenciamento dos sistemas de distribuição de água (SDAs), acarretando em altos índices de perdas de água. Diante disso, diversos estudos propõem a divisão dos SDAs para melhorar a gestão e a segurança operacional dos sistemas. A setorização facilita principalmente a implantação da macromedição e de medidas para o controle de perdas de água. Contudo, é complexo identificar qual é a melhor opção de setorização de SDAs, uma vez que existe um grande número de combinações e os modelos existentes na literatura trazem uma série de limitações ao projeto. Assim, esta pesquisa propõe o desenvolvimento de um modelo híbrido para o projeto ótimo de distritos de medição e controle (DMCs) em sistemas de distribuição de água. A metodologia proposta combina os princípios da teoria dos grafos, com aplicação do algoritmo Dijkstra shortest path (DSP) e o algoritmo metaheurístico binary particle swarm optimization (BPSO) para minimizar os vazamentos nas tubulações por meio do controle da pressão e para a minimização dos custos de operação. O modelo foi aplicado em três sistemas de distribuição reais localizados na cidade de João Pessoa – PB. Os resultados indicam eficiência no projeto de setorização, com soluções ótimas obedecendo às restrições impostas, e semelhantes à setorização projetada por empresa especializada. Conclui-se que o estudo apresenta uma abordagem prática e eficaz para a realização de projetos de distritos de medição e controle de sistemas de abastecimento de água.