Please use this identifier to cite or link to this item: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/16857
Title: Análises e métodos de otimização para eficiência energética de estações elevatórias em sistemas de abastecimento de água.
Other Titles: Analysis and optimization methods for energy efficiency of pumping stations in water supply systems.
???metadata.dc.creator???: ALBUQUERQUE, Adalberto Aragão de.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: CURI, Wilson Fadlo.
???metadata.dc.contributor.referee1???: AZEVEDO, José Roberto Gonçalves de.
???metadata.dc.contributor.referee2???: OLIVEIRA, Rui de.
???metadata.dc.contributor.referee3???: CELESTE, Alcigeimes Batista.
???metadata.dc.contributor.referee4???: CURI, Rosires Catão.
Keywords: Abastecimento de Água;Abastecimiento de agua;Water supply;Saneamento básico;Sanitation;Saneamiento;Modelos hidráulicos;Hydraulic models;Balanço de massa;Hidráulicos simplificados;Hidráulicos complexos;Complex hydraulics;Hidráulica compleja;Programação matemática;Programación matemática;Mathematical programming
Issue Date: Jul-2007
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: ALBUQUERQUE, Adalberto Aragão de. Análises e métodos de otimização para eficiência energética de estações elevatórias em sistemas de abastecimento de água. 2007. 113f. (Tese de Doutorado em Recursos Naturais), Programa de Pós-graduação em Recursos Naturais, Centro de Tecnologias e Recursos Naturais, Universidade Federal de Campina Grande – Paraíba – Brasil, 2007. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/16857
???metadata.dc.description.resumo???: O desafio em compor um método eficiente de associação de ligações dos conjuntos motor-bomba no conceito de uso de água e energia é um dos principais desafios das empresas de saneamento. Existem várias situações em problemas práticos de engenharia nas quais pesquisadores necessitam minimizar ou maximizar determinadas funções numéricas. As técnicas de otimização já são bastante divulgadas, mas devido à dificuldade de implementação e aos diferentes tipos de aplicação, as novas técnicas vêm ganhado bastante espaço, muitas vezes sem a preocupação inicial de verificar a aplicação das técnicas tradicionais. Neste trabalho foram feitos diferentes testes da aplicação de métodos de otimização ao problema de acionamento (horário ótimo) dos conjuntos motor-bomba do sistema principal de abastecimento de água da cidade de Campina Grande, PB, com aproximadamente 400 mil habitantes. Numa primeira análise de desempenho fez-se uso de programações linear (PL) e não linear (PNL) e algoritmos genéticos (AG), onde foi considerado que as variáveis de decisão pudessem assumir valores fracionários. Além de grandes diferenças no tempo computacional requerido, verificou-se que mudanças nos valores iniciais atribuídos as variáveis de decisão geraram diferentes soluções. Numa segunda análise, voltada a apreciação de métodos que gerassem variáveis de decisão inteiras e binárias, utilizou-se da combinação de técnicas de PL e programação linear inteira e o seu desempenho foi comparado com uma regra de simulação padrão. Nesta análise observou-se uma economia financeira de 20,27% e de consumo energético de 16,86% da aplicação do método de otimização comparado com o método de simulação padrão. Finalmente, com o intuito de resolver problemas de grande porte, foi aplicado uma combinação de PL, para gerar um ótimo global, e programação quadrática, para tornar valores fracionários das variáveis de decisão em valores inteiros e minimizar o número de operações ligadesliga, a um sistema aumentado de abastecimento.
Abstract: An efficient use of energy regarding a pump scheduling within water distribution companies is one of their major concerns. In practical problems of engineering, there are several situations in which researchers need to minimize or maximize certain numerical functions. Classical optimization techniques have been extensively documented but the difficulties in their implementation have given room for application of new techniques, sometimes with no verification of the applicability of the traditional methods. In this study, different tests of linear and nonlinear programming as well as genetic algorithms have been applied to the pumping scheduling of the water supply system of Campina Grande city, State of Paraíba, which has a population of 400,000 people. Changes in the pump scheduling solutions in addition to variation in processing time have been identified for different sets of initial data and maximum iteration stopping criterion. First, a performance comparison was made for the application of linear and nonlinear programming and genetic algorithm to a smaller pumping system, where the decision variables could take real values. Besides requiring quite different computational times, different initial conditions set to the decision variables resulted in different pumping scheduling solutions. Secondly, a comparison between two methods that results in binary integers for the decision variables has been performed. These methods are a two steps model, which applies a linear programming, and an integer linear programming optimization model, and a standard rule pumping scheduling simulation model. The results have shown a profit increase of 20,27% and a energy saving of 16,86% when applying a two steps model. Finally, in order to be able to solve large problems, another two steps model was applied to an extended number of pumping stations. This model is based on a linear programming, which generates a global optimum for cost minimization, and a quadratic programming, which minimizes maintenance costs as well as force real numbers, attained at the first step, to become binary integers. .
Keywords: Abastecimento de Água
Abastecimiento de agua
Water supply
Saneamento básico
Sanitation
Saneamiento
Modelos hidráulicos
Hydraulic models
Balanço de massa
Hidráulicos simplificados
Hidráulicos complexos
Complex hydraulics
Hidráulica compleja
Programação matemática
Programación matemática
Mathematical programming
???metadata.dc.subject.cnpq???: Recursos Naturais.
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/16857
Appears in Collections:Doutorado em Engenharia e Gestão de Recursos Naturais.

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
ADALBERTO ARAGÃO DE ALBUQUERQUE - TESE PPGRN 2007.pdfAdalberto Aragão de Albuquerque - TESE PPGRN 2007.1.25 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.