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

Abstract

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.